【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于精密微小零件制造，更具体地说，本专利技术涉及一种带异形槽孔薄壁金腔的制造方法。
技术介绍
1、在惯性约束聚变研究中，带异形槽孔薄壁金腔是辐射流观察的核心部件。更小尺寸的槽孔、高大的厚宽比以及各种非对称自由曲面槽孔通道一直是物理研究的方向。薄壁金腔的槽孔结构以往采用激光减材加工工艺，由于激光器加工功率、设备运动平台自由度以及被加工材料、尺寸限制，槽孔的间距、厚度以及形状结构存在较大限制，无法实现理论设计期望的尺寸和形状结构。
2、因此，为了实现微小尺寸带异形槽孔薄壁金腔的加工，需要一种新的加工制造方法。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，包括以下步骤：
3、步骤一、将实心铜柱通过车削加工成芯轴ⅰ；
4、步骤二、在芯轴ⅰ端面通过聚合物3d打印增材工艺生长聚合物过渡层，得到芯轴ⅱ，聚合物过渡层的径向尺寸、位置和结构与将来的异形槽孔要求一致，聚合物过渡层轴向尺寸大于将来的异形槽孔要求；
5、步骤三、在芯轴ⅱ表面电镀或溅射金层，得到芯轴ⅲ，芯轴ⅲ的金层完全包裹住芯轴ⅱ；
6、步骤四、将芯轴ⅲ通过车削加工成芯轴ⅳ，芯轴ⅳ后端的铜层露出，芯轴ⅳ前端的聚合物过渡层露出；
7、步骤五、通过升温去除芯轴ⅳ的聚合物过渡层；
8、步骤六、通过稀硝酸
9、优选的是，其中，所述带异形槽孔薄壁金腔的异形槽孔水平间距0.01mm～10mm，异形槽孔竖直间距0.01mm～2mm，带异形槽孔薄壁金腔壁厚0.03mm～0.2mm，异形槽孔的尺寸形状为异形非对称的自由结构，异形槽孔的内侧壁的α角满足90°＜α＜180°，异形槽孔的外侧壁β角满足0＜β≤90°。
10、优选的是，其中，所述步骤一、步骤四中车削加工的工艺参数如下：转速n的范围为2000r/min～3000r/min，切深ap的范围为1μm～10μm，进给量f的范围为0.001mm/r～0.01mm/r。
11、优选的是，其中，所述步骤二中聚合物3d打印增材工艺生长聚合物过渡层采用飞秒激光3d打印，工艺参数如下：飞秒激光波长760nm～800nm，脉宽50fs～300fs，重频1khz～100mhz，平均功率20mw～100mw，扫描速度0.1mm/s～100mm/s，扫描间距0.5μm～2μm，层高0.5μm～5μm。
12、优选的是，其中，所述步骤三中电镀金层的工艺参数如下：金镀液温度为50℃，金镀液ph值为8～9，金电镀电流密度范围为0.7a/dm2～3.0a/dm2；
13、所述金镀液包括：按金计25-40g/l的亚硫酸金钠，200-240g/l的亚硫酸铵，55-80g/l的柠檬酸钾，40-60g/l的edta二钠。
14、优选的是，其中，所述步骤五中升温去除芯轴ⅳ的聚合物过渡层的工艺参数如下：在空气或氧气氛围下，以0.5℃/min～3℃/min的速度将芯轴ⅳ加热至150℃～250℃，保温1h～3h，再以1℃/min～3℃/min的速度将芯轴ⅳ加热至450℃～650℃，保温1h～3h。
15、优选的是，其中，所述步骤一、步骤四中分别车削加工所得的芯轴ⅰ、芯轴ⅳ的尺寸偏差均小于2μm，表面粗糙度ra小于等于50nm。
16、优选的是，其中，所述步骤二、步骤三中，聚合物过渡层顶端轴向加工余量和电镀金层厚度的加工余量大于10μm。
17、优选的是，其中，所述聚合物过渡层的材料为季戊四醇三丙烯酸酯。
18、一种带异形槽孔薄壁金腔的制造方法的应用，该制造方法制造出的异形槽孔薄壁金腔应用于辐射流的观察、输运，具体包括：x射线、α射线、β射线、γ射线、中子流、等离子体、电子束的观察、输运。
19、本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的带异形槽孔薄壁金腔制造方法能够获得带极小尺度、异形槽孔结构的薄壁金腔，相比传统的减材方法制造槽孔或者过渡层的方法，具有更广泛的加工尺度且不受减材制造工艺对结构的限制，过渡层加工效率高等优势，最小槽孔尺寸＜5μm；本专利技术制得的带异形槽孔薄壁金腔，能够满足惯性约束聚变领域物理实验对带异形槽孔结构的薄壁金腔零件的需求。
20、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述带异形槽孔薄壁金腔的异形槽孔水平间距0.01mm～10mm，异形槽孔竖直间距0.01mm～2mm，带异形槽孔薄壁金腔壁厚0.03mm～0.2mm，异形槽孔的尺寸形状为异形非对称的自由结构，异形槽孔的内侧壁的α角满足90°＜α＜180°，异形槽孔的外侧壁β角满足0＜β≤90°。
3.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤一、步骤四中车削加工的工艺参数如下：转速n的范围为2000r/min～3000r/min，切深ap的范围为1μm～10μm，进给量f的范围为0.001mm/r～0.01mm/r。
4.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤二中聚合物3D打印增材工艺生长聚合物过渡层采用飞秒激光3D打印，工艺参数如下：飞秒激光波长760nm～800nm，脉宽50fs～300fs，重频1kHz～100MHz，平均功率20mW～100mW，扫描速度0.1mm
5.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤三中电镀金层的工艺参数如下：金镀液温度为50℃，金镀液pH值为8～9，金电镀电流密度范围为0.7A/dm2～3.0A/dm2；
6.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤五中升温去除芯轴Ⅳ的聚合物过渡层的工艺参数如下：在空气或氧气氛围下，以0.5℃/min～3℃/min的速度将芯轴Ⅳ加热至150℃～250℃，保温1h～3h，再以1℃/min～3℃/min的速度将芯轴Ⅳ加热至450℃～650℃，保温1h～3h。
7.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤一、步骤四中分别车削加工所得的芯轴Ⅰ、芯轴Ⅳ的尺寸偏差均小于2μm，表面粗糙度Ra小于等于50nm。
8.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤二、步骤三中，聚合物过渡层顶端轴向加工余量和电镀金层厚度的加工余量大于10μm。
9.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述聚合物过渡层的材料为季戊四醇三丙烯酸酯。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法的应用，其特征在于：该制造方法制造出的异形槽孔薄壁金腔应用于辐射流的观察、输运，具体包括：X射线、α射线、β射线、γ射线、中子流、等离子体、电子束的观察、输运。
...【技术特征摘要】
1.一种带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述带异形槽孔薄壁金腔的异形槽孔水平间距0.01mm～10mm，异形槽孔竖直间距0.01mm～2mm，带异形槽孔薄壁金腔壁厚0.03mm～0.2mm，异形槽孔的尺寸形状为异形非对称的自由结构，异形槽孔的内侧壁的α角满足90°＜α＜180°，异形槽孔的外侧壁β角满足0＜β≤90°。
3.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤一、步骤四中车削加工的工艺参数如下：转速n的范围为2000r/min～3000r/min，切深ap的范围为1μm～10μm，进给量f的范围为0.001mm/r～0.01mm/r。
4.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤二中聚合物3d打印增材工艺生长聚合物过渡层采用飞秒激光3d打印，工艺参数如下：飞秒激光波长760nm～800nm，脉宽50fs～300fs，重频1khz～100mhz，平均功率20mw～100mw，扫描速度0.1mm/s～100mm/s，扫描间距0.5μm～2μm，层高0.5μm～5μm。
5.根据权利要求1所述的带异形槽孔薄壁金腔的制造方法，其特征在于：所述步骤三中电镀金层...
【专利技术属性】
技术研发人员：童维超，吴小军，张帅，蒋柏斌，梁榉曦，张云望，谢军，高莎莎，杨洪，魏胜，袁光辉，傅刚，喻甫军，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：
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