CN110919196B - 一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，包括以下步骤：步骤1：将石墨粉与石膏粉混合，加液体并搅拌成为泥状混合物；步骤2：将所述泥状混合物涂覆于玻璃管的内壁；步骤3：使所述泥状混合物干燥固化形成混合物涂层；步骤4：发射激光束，使激光束聚焦于所述玻璃管的内壁与混合物涂层的交界界面，进行激光刻蚀。本方法可以对玻璃管路的内表面进行刻蚀，不需要使用夹紧机构，刻蚀效果好。

Description

一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法
技术领域
本发明涉及玻璃刻蚀领域，尤其涉及一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法。
背景技术
现有的玻璃表面微织构制备技术包括机械刻蚀加工法、化学刻蚀加工法和激光刻蚀加工法等。激光刻蚀加工法主要分为直接刻蚀、掩膜刻蚀、激光诱导等离子体刻蚀、背部湿刻法刻蚀和背部干刻法刻蚀等，其中背部干刻法刻蚀技术，是将辅助吸收层材料如金属、氧化铝陶瓷片等置于待刻蚀的玻璃背面，通过热传导和热力学原理实现玻璃背部表面微织构的刻蚀。
目前对玻璃表面微织构的激光诱导玻璃背部干刻法刻蚀加工法还存在一定不足，在观察和检测微织构对摩擦性能的影响以及流体在管路中的空化现象时，需要在不同规格的玻璃管路的内表面刻蚀出微织构，现有的方法利用金属或者氧化铝陶瓷片作为辅助吸收层，在刻蚀过程中，需要使用夹紧机构对吸收层材料和和待刻蚀的玻璃器件进行位置固定和紧密贴合。但该吸收层为固体材料，加工出的与玻璃管路内部配对的吸附件，难以在弯曲管路内使用夹紧机构进行固定，在刻蚀过程中无法保证刻蚀出玻璃与吸收材料的紧密贴合，因此现有的玻璃背部刻蚀加工工艺无法实现特殊玻璃管路内部的微织构制备。
发明内容
本发明提供一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，可以对玻璃管路的内表面进行刻蚀。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，包括以下步骤：
步骤1：将石墨粉与石膏粉混合，加液体并搅拌成为泥状混合物；
步骤2：将所述泥状混合物涂覆于玻璃管的内壁；
步骤3：使所述泥状混合物干燥固化形成混合物涂层；
步骤4：发射激光束，使激光束聚焦于所述玻璃管的内壁与混合物涂层的交界界面，进行激光刻蚀。
进一步地，步骤中1，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为5％-95％。
进一步地，步骤中1，将石墨粉与石膏粉混合后，加入的液体与混合物的质量比为1:1.2～1:1.4，并采用超声波振荡器搅拌均匀。
进一步地，步骤中2，将所述泥状的混合物刷涂于玻璃管的内壁，并多次刷涂，涂层厚度不小于3mm。
进一步地，步骤中3，将刷涂后的玻璃管晾置1-2h后，放入烘干器中，以50-100℃烘干1.5-4h。
进一步地，步骤1中所述液体为水和/或酒精。
进一步地，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为45％-65％。
本发明提供一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，可以很方便地涂抹在具有异形结构的玻璃工件内表面，使激光得以在复杂形状的玻璃工件内表面刻蚀微织构；刻蚀过程中，不需使用夹紧机构，吸收层就可以与玻璃内表面紧密贴合，刻蚀过程中热量集中、导热性能好，保证刻蚀质量；石墨和石膏的熔点远远高于玻璃熔点，且石墨和石膏便于清洗，刻蚀过后的玻璃微织构表面附着杂质较少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法的流程示意图；
图2为本发明公开的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法的实施方式示意图。
图中：1、激光发射器；2、透镜；3、激光；4、混合物涂层；5、玻璃管；6、基底。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明公开了一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，包括以下步骤：
步骤1：将石墨粉与石膏粉混合，加液体并搅拌成为泥状混合物；
步骤2：将泥状混合物刷涂于玻璃管5的内壁；
步骤3：使泥状混合物干燥固化形成混合物涂层4；
步骤4：发射激光束，使激光束聚焦于玻璃管5的内壁与混合物涂层4的交界界面，进行激光刻蚀。
利用液体混合石墨粉与石膏粉涂覆于玻璃管内表面，干燥固化后形成辅助吸收层，不需使用夹紧机构，吸收层就可以与玻璃内表面紧密贴合。在制备微织构过程中，激光穿透玻璃，在玻璃与涂层的交界界面聚焦形成瞬间高温，利用涂层吸收激光热能，通过热传导，实现熔化局部玻璃内表层材料形成微织构。
进一步地，步骤1中，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为5％-95％。石墨粉作吸收材料，用于吸收激光热能，石膏粉作粘黏剂，使石墨粉可以涂覆于玻璃管内表面。
进一步地，步骤1中，将石墨粉与石膏粉混合后，加入的液体与混合物的比例为1:1.2～1:1.4，并采用超声波振荡器搅拌均匀。加入液体的量，会影响混合物在玻璃表面的贴合度和混合物的干燥固化时间，进而影响后续激光刻蚀。
进一步地，步骤2中，将泥状的混合物涂覆于玻璃管5的内壁后压实，并多次刷涂，涂层厚度大于3mm。涂层过薄，对激光热能的吸收效果不好，涂层过厚，干燥固化过程中可能出现开裂、脱落等现象。
进一步地，步骤3中，将刷涂后的玻璃管5晾置2h后，放入烘干器中，以50-100℃烘干1.5-4h。将刷涂了泥状混合物的玻璃管5晾置，可以让泥状混合物初步干燥固化，晾置的过程比较缓慢，避免出现开裂、脱落等现象。初步干燥固化后，放入烘干器中，以50-100℃烘干，使混合物彻底干燥固化，形成稳固的混合物涂层4。
进一步地，步骤1中液体为水和/或酒精。
进一步地，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为45％-65％。此比例下，石墨粉可以很好的吸收激光的热量，同时，混合物具有较好的附着性。
进行激光刻蚀时，将玻璃管5置于基底6上，并加以固定，利用激光发射器1发射激光3，激光3穿过透镜2，汇聚于玻璃管5的内表面与混合物涂层4交界界面处，调整激光3的参数，
具体实施过程如下：
用电子计重器称量50g石墨粉和50g石膏粉，加入120g水在烧杯中混合，使用超声波振荡器使混合物混合为均匀泥状。本实施例中待处理的玻璃管5口径较大，使用小勺舀取泥状混合物，倾倒于玻璃管5的内壁并适当拍打压实，使形成厚度约5mm的涂层。当待处理的玻璃工件口径较小时，可以将泥状混合物直接注入工件内部，使其填满，刻蚀完毕后，直接用清水冲洗并采用硬物辅助抠出，即可清理附着的混合物。当待处理的玻璃工件不便于一次涂覆到位，可采用刷涂的方式多次涂覆，多次涂覆之间间隔一定时间，使上次涂覆的混合物稍稍干燥，便于下一次的涂覆时混合物的附着。混合物涂层涂覆完毕后，晾置2h，使涂层初步干燥定型，为了减少干燥时间，将工件联合其涂层一起放入烘干器中，以80℃烘干3h，使玻璃管5上的混合物涂层4完全干燥固化。若工件体积较大，不便烘干时，可晾置较长时间，直至涂层完全干燥固化。干燥固化完成后，将完全处理好的玻璃工件置于激光刻蚀装置的基底6上，设置激光发射器1的参数并调整透镜2与玻璃管5的位置，开始激光刻蚀。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将石墨粉与石膏粉混合，加液体并搅拌成为泥状混合物；
步骤2：将所述泥状混合物涂覆于玻璃管(5)的内壁，所述泥状混合物厚度不小于3mm；
步骤3：使所述泥状混合物干燥固化形成混合物涂层(4)；
步骤4：发射激光束，使激光束聚焦于所述玻璃管(5)的内壁与混合物涂层(4)的交界界面，进行激光刻蚀。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，步骤1中，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为5％-95％。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，步骤1中，将石墨粉与石膏粉混合后，加入的液体与混合物的质量比为1:1.2～1:1.4，并采用超声波振荡器搅拌均匀。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，步骤2中，将所述泥状的混合物刷涂于玻璃管(5)的内壁，并多次刷涂，涂层厚度不小于3mm。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，步骤3中，将刷涂后的玻璃管(5)晾置1-2h后，放入烘干器中，以50-100℃烘干1.5-4h。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，步骤1中所述液体为水和/或酒精。
7.根据权利要求2所述的一种玻璃管内表面微织构激光刻蚀方法，其特征在于，石墨粉与石膏粉的混合物中，石墨粉的质量比为45％-65％。
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