Molybden (Mo) er et unikt metallmateriale. Selv om det generelt fremstår som et umerkelig sølv-hvitt metall, gjør dets stabile fysiske og kjemiske egenskaper at det kan brukes mye i scenarier med høye-temperaturer og høye-stress. Det er et uunnværlig råmateriale for industrier som romfart, kjernekraft, halvledere og presisjonsmedisin. Følgelig er maskinering av molybden ekstremt vanskelig; spesielt når du utfører høy-mikro-bearbeiding av mikrohull på molybden, sliter de fleste tradisjonelle prosesser med å oppfylle kravene.
Som en banebrytende -mikron--nivå presisjonsmaskineringsprosess, tilbyr femtosekund-laserteknologi fordeler som kaldbehandling (kald ablasjon), stress-fri drift, materialuavhengighet og høy presisjon, og spiller en betydelig rolle i mikro-nanoproduksjon på tvers av ulike felt. Nærmere bestemt løser den materialuavhengige egenskapen til femtosekundlasere effektivt utfordringen som tradisjonelle prosesser møter ved maskinering av nøyaktige mikro-hull i molybden.
Hva er en femtosekundlaser?
Femtosekundlaser refererer til en laser med en pulsbredde på femtosekundnivå. Et femtosekund er en tidsenhet, der 1 femtosekund=10⁻¹⁵ sekunder. Hvis vi beveget oss med lysets hastighet, ville forskyvningen på 1 femtosekund vært 0,3 μm, noe som viser at 1 femtosekund er ekstremt kort varighet.
Med andre ord, den korte enkelt-pulsvarigheten til en femtosekundlaser gir ekstremt høy toppeffekt. Derfor kan den oppnå øyeblikkelig fjerning av målmaterialet, noe som resulterer i maskineringseffekter som en minimal-påvirket sone (HAZ), ingen omstøpt lag og ingen mikro-sprekker.
Hvorfor trenger molybden femtosekundlasere?
Molybden har stabile fysiske og kjemiske egenskaper, noe som gjør det allment anvendelig i høye-temperaturer og høye-stressscenarier. Tilsvarende er imidlertid maskinering av molybden ekstremt vanskelig. Nærmere bestemt:
1. Høy styrke og høy hardhet:
Molybden er et overgangsmetall med svært sterke interatomiske bindekrefter, noe som gjør at det kan opprettholde høy styrke og hardhet ved både romtemperatur og høye temperaturer. Derfor, i felt med ekstremt høye-temperaturer og høye-trykk som romfart og halvledere, blir molybden ofte valgt som råmateriale for dyser. Når tradisjonell mekanisk maskinering brukes på molybden, er skjæreverktøy eller bor utsatt for rask slitasje. Videre genererer prosessen lett kontaktspenning eller lokaliserte høye temperaturer, noe som fører til kantavhugging av mikro-hull og induksjon av mikro-sprekker.
2. Høyt smeltepunkt:
Smeltepunktet til molybden er så høyt som 2623 grader, og det er motstandsdyktig mot høy-temperaturablasjon; derfor krever behandlingen ekstremt høy energitetthet. Vanlige lasere, når de behandler molybden, er ekstremt tilbøyelige til å forårsake en stor varme-påvirket sone (HAZ), noe som resulterer i defekter som kratere eller sagtannkanter langs kuttkantene.
Kort sagt, egenskapene til molybden som er hardt og ildfast gjør presisjonsmaskinering av materialet, spesielt høy-mikro-hullsmaskinering, eksepsjonelt vanskelig. Tradisjonelle boreprosesser og vanlige lasere klarer stort sett ikke å oppfylle kravene.
Micro & Nano Precision Laser Processing Utstyr
Femtosekund laserteknologi er ikke bare en enkel oppgradering av konvensjonelle lasere; snarere representerer det et gjennombrudd i prosesseringsprinsipper forankret i den kontinuerlige utforskningen og utviklingen av mikronskalaen. Den er spesielt godt-egnet for produktkrav som involverer mikron-mikro-nivå, skjæring og etsing. Følgelig, selv når de står overfor vanskelig-å-bearbeide materialer som molybden, kan femtosekundlasere håndtere oppgaven med letthet og presisjon.
Dette er fordi femtosekund-lasere opererer i ekstremer når det gjelder energitetthet, interaksjonstid, romlig skala og den kontrollerbare skalaen for energiabsorpsjon av materialet. Som et resultat er de fysiske effektene og interaksjonsmekanismene som brukes under produksjonsprosessen fundamentalt forskjellige fra tradisjonelle laser-materialinteraksjonsprosesser. Derfor muliggjør de den ultimate presisjonsmaskinering av molybdenmikro-hull. Nærmere bestemt:
1. Hullstørrelse:
Femtosekund laserbehandling av tynne molybdenmaterialer er generelt begrenset til en tykkelse innenfor 2 mm. For øyeblikket, innenfor et passende tykkelsesområde, kan femtosekundlasere bearbeide minimumshulldiametere på 3μm for koniske hull og 20μm for vertikale hull. Dette er betydelig mindre enn tradisjonelle presisjonsmaskineringsprosesser, og utvider dermed bruksomfanget for molybdenmikrohull-.
2. Sidevegg vertikalitet:
Femtosekundlasere kan bearbeide både koniske hull og vertikale hull. Spesielt for spesifikke krav gir fleksibiliteten til kontrollerbar avsmalning som tilbys av femtosekundlasere en klar fordel, noe som gir bedre kontroll over passasje av medier som ioner, gasser og væsker.
3. Dimensjonsnøyaktighet:
Femtosekundlasere kan oppnå hulldiameter eller skjærenøyaktighet innenfor ±1μm, en standard som tradisjonelle lasere eller konvensjonelle maskineringsprosesser ikke kan oppfylle. Det er en prosesseringsmetode som er relativt nær nanometer-presisjonsteknikker som FIB (Focused Ion Beam) og fotolitografi, og fungerer som en bro som forbinder mikrometer- og nanometerskalaen.
4. Behandlingskvalitet:
Femtosekund laserbehandling er en "kald ablasjon" (kald prosessering) metode, som er i stand til å oppnå mikron-nivå mikro-hullsmaskinering som er grat-fri, sprekkfri- og har glatte sidevegger. Den indre veggruheten til disse mikro-hullene kan garanteres innenfor Ra 0,4 μm, eller til og med så lavt som 0,2 μm. Denne egenskapen gjør at molybdenmikro-hull behandlet av femtosekundlasere kan utmerke seg i det optiske feltet, og oppfylle prosesseringskravene for åpninger i{10}high-end bildebehandlingsutstyr eller halvledere.