El molibdè (Mo) és un material metàl·lic únic. Tot i que en general apareix com un metall blanc-platejat poc destacable, les seves propietats físiques i químiques estables permeten que s'utilitzi àmpliament en escenaris d'alta-temperatura i d'alt-estrès. És una matèria primera indispensable per a indústries com l'aeroespacial, l'energia nuclear, els semiconductors i la medicina de precisió. En conseqüència, mecanitzar molibdè és extremadament difícil; en particular, quan es realitza un mecanitzat de micro-forats d'alta-precisió sobre molibdè, la majoria dels processos tradicionals lluiten per complir els requisits.
Com a procés de mecanitzat de precisió d'avantguarda de -micres-, la tecnologia làser de femtosegon ofereix avantatges com ara el processament en fred (ablació en fred), el funcionament sense tensió-, la independència del material i l'alta precisió, jugant un paper important en la micro-nanofabricació en diversos camps. Concretament, la característica independent del material-dels làsers de femtosegon resol amb eficàcia el repte que s'enfronten els processos tradicionals a l'hora de mecanitzar micro-forats precisos en molibdè.
Què és un làser femtosegon?
El làser de femtosegon es refereix a un làser amb una amplada de pols a nivell de femtosegon. Un femtosegon és una unitat de temps, on 1 femtosegon=10⁻¹⁵ segons. Si ens moguéssim a la velocitat de la llum, el desplaçament en 1 femtosegon seria de 0,3 μm, demostrant que 1 femtosegon és una durada extremadament curta.
En altres paraules, la curta -durada d'un pols d'un làser de femtosegon permet una potència màxima extremadament alta. Per tant, pot aconseguir l'eliminació instantània del material objectiu, donant lloc a efectes de mecanitzat, com ara una zona mínima-afectada per la calor (HAZ), cap capa de refós i sense micro-esquerdes.
Per què el molibdè necessita làsers de femtosegons?
El molibdè posseeix propietats físiques i químiques estables, per la qual cosa és àmpliament aplicable en escenaris d'alta-temperatura i d'alt-estrès. Tanmateix, en conseqüència, mecanitzar molibdè és extremadament difícil. Concretament:
1. Alta resistència i alta duresa:
El molibdè és un metall de transició amb forces d'unió interatòmica molt fortes, cosa que li permet mantenir una gran resistència i duresa tant a temperatura ambient com a temperatures elevades. Per tant, en camps d'alta-temperatura i alta-pressió extrema, com ara l'aeroespacial i els semiconductors, sovint s'escull el molibdè com a matèria primera per als broquets. Quan s'aplica el mecanitzat mecànic tradicional al molibdè, les eines de tall o les broques són propenses a un desgast ràpid. A més, el procés genera fàcilment tensió de contacte o altes temperatures localitzades, cosa que condueix a l'estellament de les vores dels micro-forats i la inducció de micro-esquerdes.
2. Alt punt de fusió:
El punt de fusió del molibdè és de fins a 2623 graus i és resistent a l'ablació-a alta temperatura; per tant, el seu processament requereix una densitat d'energia extremadament alta. Els làsers normals, quan es processen molibdè, són extremadament propensos a causar una gran-zona afectada per la calor (HAZ), donant lloc a defectes com ara cràters o vores de dents de serra al llarg dels marges tallats.
En resum, les característiques del molibdè com a dur i refractari fan que el mecanitzat de precisió del material, especialment el mecanitzat de micro-alta precisió, sigui excepcionalment difícil. Els processos de perforació tradicionals i els làsers ordinaris no poden complir els requisits.
Equips de processament làser de precisió micro i nano
La tecnologia làser femtosegon no és només una simple actualització dels làsers convencionals; més aviat, representa un avenç en els principis de processament arrelats en l'exploració i desenvolupament continus de l'escala de micres. És especialment adequat-per als requisits del producte que inclouen micro-forats, tall i gravat de micro-nivell. En conseqüència, fins i tot quan s'enfronten a materials difícils de--mecanitzar com el molibdè, els làsers de femtosegons poden gestionar la tasca amb facilitat i precisió.
Això es deu al fet que els làsers de femtosegons operen a extrems en termes de densitat d'energia, temps d'interacció, escala espacial i escala controlable d'absorció d'energia pel material. Com a resultat, els efectes físics i els mecanismes d'interacció utilitzats durant el procés de fabricació són fonamentalment diferents dels processos tradicionals d'interacció amb materials làser-. Per tant, permeten el mecanitzat de precisió màxima de micro-forats de molibdè. Concretament:
1. Mida del forat:
El processament làser de femtosegons de materials prims de molibdè generalment es limita a un gruix de 2 mm. Actualment, dins d'un rang de gruix adequat, els làsers de femtosegons poden mecanitzar diàmetres mínims de forats de 3 μm per a forats cònics i 20 μm per a forats verticals. Això és significativament més petit que els processos tradicionals de mecanitzat de precisió, ampliant així l'àmbit d'aplicació dels micro-forats de molibdè.
2. Verticalitat de la paret lateral:
Els làsers de femtosegons poden mecanitzar tant forats cònics com forats verticals. Particularment per a requisits específics, la flexibilitat de conicitat controlable que ofereixen els làsers de femtosegon ofereix un avantatge diferent, permetent un millor control sobre el pas de mitjans com ara ions, gasos i líquids.
3. Precisió dimensional:
Els làsers femtosegons poden aconseguir un diàmetre de forat o una precisió de tall de ± 1 μm, un estàndard que els làsers tradicionals o els processos de mecanitzat convencionals no poden complir. Es tracta d'un mètode de processament relativament proper a les tècniques de precisió a nivell nanomètric-com el FIB (Feix d'Ions Focalitzats) i la fotolitografia, que serveix de pont que connecta les escales micròmetres i nanomètriques.
4. Qualitat del processament:
El processament làser de femtosegons és un mètode d'"ablació en fred" (processament en fred), capaç d'aconseguir un mecanitzat de micro{-nivell de micro-forats sense rebaves-, sense esquerdes- i amb parets laterals llises. The inner wall roughness of these micro-holes can be guaranteed within Ra 0.4μm, or even as low as 0.2μm. Aquesta característica permet que els micro-forats de molibdè processats per làsers de femtosegons destaquin en el camp òptic, complint els requisits de processament de les obertures en equips d'imatge-de gamma alta o semiconductors.