本技術涉及激光加工,具體為一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置。
背景技術:
1、金剛石在耐磨部件、電子器件、光學窗口等領域有著廣泛的應用。然而,由于直接制備的金剛石表面存在凹凸不平和較大的粗糙度,通常需要經過拋光才能達到使用標準。而傳統拋光方法對金剛石的硬度和脆度構成挑戰,激光拋光以其高效率和精準加工特性成為拋光金剛石表面的理想選擇。
2、激光拋光主要分為熱拋光和冷拋光兩種,熱拋光加工速率快,效率高,但其缺點在于會在材料表面積累熱量,導致材料表面熱應力增大,容易造成表面裂紋和光滑度不佳。冷拋光則產生的熱影響區較小,拋光表面幾乎不產生裂紋,且材料去除量易于控制,但其缺點是加工效率低、加工速率慢,不利于短時間大面積的拋光加工。
技術實現思路
1、本實用新型的目的是克服上述現有技術的缺點,提供一種可使化學溶液在金剛石上表面形成穩定的水流層,使激光在水流層發生全反射,從而擴大拋光區域,提高了拋光效率,實現化學輔助激光拋光金剛石,提高金剛石表面的光滑度的化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置。
2、本實用新型是通過以下技術方案來實現的:一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,包括:
3、容器,所述容器的底部設置有出水口;
4、旋轉平臺,所述旋轉平臺水平分布于所述容器內,所述旋轉平臺連接有旋轉軸,所述旋轉軸從所述容器的底部穿出并可旋轉地連接在基底上,所述旋轉平臺用于裝載金剛石;
5、噴射器,所述噴射器位于所述旋轉平臺的正上方中央位置,所述噴射器用于將化學溶液正向噴射至金剛石的中心位置,使金剛石表面形成水流層;
6、激光器,所述激光器位于所述噴射器的側旁,所述激光器用于發射激光束;
7、反射鏡,所述反射鏡設置于所述激光器的前方,所述反射鏡用于將從所述激光器射出的激光束反射進聚焦透鏡,所述聚焦透鏡用于對激光束聚焦,激光束呈傾斜角度入射到水流層。
8、進一步地,所述激光束入射角度范圍為5°-40°。
9、進一步地,所述旋轉平臺的轉速為10rpm-1000rpm。
10、進一步地,所述水流層的厚度為0.4mm-12mm。
11、進一步地,所述噴射器的水壓范圍為0.1mpa-20mpa,流速為1ml/s-1000ml/s。
12、進一步地,所述化學溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液、氫氧化鋇溶液中的任意一種。
13、進一步地,所述容器的半徑為r1,30mm≦r1≦100mm,所述容器的高度為h1,10mm≦h1≦50mm。
14、進一步地,所述旋轉平臺呈扁圓柱體結構,其半徑為r2,10mm≦r2≦70mm。
15、進一步地,所述出水口設置有閥門,所述出水口的直徑為d,0.1mm≦d≦2mm,所述出水口的長度為h2,5mm≦h2≦10mm,所述出水口的流速為10ml/s-1000ml/s。
16、與現有技術相比,本實用新型具有以下有益效果:
17、1.本實用新型通過控制旋轉平臺旋轉,將金剛石吸附在旋轉平臺,通過噴射器將化學溶液噴射至金剛石表面中心位置,形成穩定的水流層,且通過控制旋轉平臺的轉速,限制水流層的厚度,當水流層較薄時,可形成限制層,使激光在限制層內發生全反射,從而擴大拋光區域,提高了拋光效率,并減小熱效應。
18、2.本實用新型采用了含有氫氧根的化學溶液,在激光初次對金剛石拋光的基礎上,含有氫氧根的化學溶液能夠在加熱條件下與改性金剛石反應,進一步提高了金剛石表面的光滑度,優化加工效果。
19、3.本實用新型采用大功率的連接激光器,顯著縮短了金剛石的拋光時間,提高了拋光效率,有利于實現大規模大批量的拋光工作。
1.一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述激光束入射角度范圍為5°-40°。
3.根據權利要求2所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述旋轉平臺的轉速為10rpm-1000rpm。
4.根據權利要求3所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述水流層的厚度為0.4mm-12mm。
5.根據權利要求4所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述噴射器的水壓范圍為0.1mpa-20mpa,流速為1ml/s-1000ml/s。
6.根據權利要求5所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述化學溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液、氫氧化鋇溶液中的任意一種。
7.根據權利要求6所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述容器的半徑為r1,30mm≦r1≦100mm,所述容器的高度為h1,10mm≦h1≦50mm。
8.根據權利要求7所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述旋轉平臺呈扁圓柱體結構,其半徑為r2,10mm≦r2≦70mm。
9.根據權利要求8所述一種化學輔助激光拋光金剛石的加工裝置,其特征在于,所述出水口設置有閥門,所述出水口的直徑為d,0.1mm≦d≦2mm,所述出水口的長度為h2,5mm≦h2≦10mm,所述出水口的流速為10ml/s-1000ml/s。