[发明专利]一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置及方法

权利要求书

1.一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置，其特征在于，包括工件加工系统，激光辐照系统，工作液循环系统和控制系统：

所述工件加工系统包括x-y-z三轴工作台(15)、直流脉冲电源(2)、示波器(3)、工作槽(10)、压电陶瓷基板(8)和阳极工具(9)；所述示波器(3)与直流脉冲电源(2)相连；所述阳极工具(9)与直流脉冲电源(2)正极相连，所述直流脉冲电源(2)负极接地，所述压电陶瓷基板(8)和阳极工具(9)均置于工作槽(10)中，且阳极工具(9)置于压电陶瓷基板(8)的上方，阳极工具(9)上开设有孔；所述工作槽(10)置于x-y-z三轴工作台(15)上；

所述激光辐照系统包括脉冲激光器(6)、反射镜(5)和聚焦透镜(7)；所述脉冲激光器(6)发出的激光束经过45°设置的反射镜(5)反射后经聚焦透镜(7)聚焦后经阳极工具(9)上开设的孔照射到压电陶瓷基板(8)上；

所述工作液循环系统包括储液槽(13)、微型泵(11)、过滤器(12)和溢流阀(14)；所述微型泵(11)输入端接储液槽(13)，输出端通过管道接工作槽(10)，所述过滤器(12)与溢流阀(14)串联，且过滤器(12)的输入端通过管道与工作槽(10)相通；

所述控制系统包括计算机(1)和运动控制卡(4)；所述计算机(1)控制脉冲激光器(6)、直流脉冲电源(2)和运动控制卡(4)，所述运动控制卡(4)控制x-y-z三轴工作台(15)。

2.根据权利要求1所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置，其特征在于，所述压电陶瓷基板(8)极化方向为竖直方向，并具有高压电常数和居里点温度，极化后去除导电电极金属。

3.根据权利要求1所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置，其特征在于，所述阳极工具(9)为钻有通孔的难溶惰性金属板，上下表面均做绝缘处理，通孔内壁导电，通孔直径1～5mm，与激光传输路径同轴。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一)根据加工图形编程，并输入到计算机控制软件中；

步骤二)将压电陶瓷基板(8)固定在工作槽(10)中，阳极工具(9)接直流脉冲电源(2)正极并置于工作槽(10)中，直流脉冲电源(2)负极接地；

步骤三)将工作槽置(10)于x-y-z三轴工作台(15)上，调节x-y-z三轴工作台(15)高度，使激光聚焦于压电陶瓷基板(8)上方；

步骤四)加入沉积液，使压电陶瓷基板(8)和阳极工具(9)全部浸入沉积液中；

步骤五)开启微型泵(11)进行循环换液，保证工作槽(10)中溶液的浓度均匀；

步骤六)开启脉冲激光器(6)，同时根据所编代码通过运动控制卡控制x-y-z三轴工作台(15)运动以沉积所需形状。

5.根据权利要求4所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置的方法，其特征在于，所述沉积液液面高于压电陶瓷基板(8)2～5mm，沉积液温度保持在40～50℃。

6.根据权利要求4所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置的方法，其特征在于，所述脉冲激光器(6)激光焦点应聚焦于压电陶瓷基板(8)上方0.2～1mm，脉冲激光器(6)发出的激光功率密度略大于沉积液击穿阈值，频率10Hz～0.4MHz。

7.根据权利要求4所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置的方法，其特征在于，所述直流脉冲电源(2)提供的电压为0～10V可调，占空比为0～80％，频率与激光参数一致。

8.根据权利要求4所述的一种激光冲击压电陶瓷定域微细电沉积的装置的方法，其特征在于，所述微型泵(11)工作压力小于2bar，流速小于0.5L/min，溶液流动对于沉积液液面扰动极小。