CN115432919A - 一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃加工技术领域，特别涉及一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法。该方法包括以下步骤：S1.在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割；S2.将含有玻璃切缝的玻璃基体浸泡在无氟溶液中，在高温下无氟溶液腐蚀微孔内的玻璃废料，完成裂片。本方法通过脉冲激光聚焦在玻璃内部，使玻璃切缝处发生质变，再将整体的玻璃基材浸泡在无氟溶液中浸泡，利用无氟溶液对质化部分进行腐蚀，切缝变宽至玻璃废料与玻璃基材物理分离，对玻璃表面的破坏很小，微孔孔壁也无毛刺和微裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，特别涉及一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法。
背景技术
随着玻璃加工技术的不断提升，玻璃制品逐渐往精细化加工发展，所应用的领域也越来越广。玻璃微孔的加工就是一种精细化的加工方式，微孔玻璃由于它特有的组成、结构和所具有的特性，现已发展成为具有许多用途的新功能材料。在化学工业上，可作为用来进行混合气体分离或混合液体分离的分离膜；还可以作为催化剂的载体、各种吸附剂及气液浓缩的材料；在医学上，可作为血液净化等医疗用分离膜；在生物学上，可作为固定化酶的载体，使酶保持稳定的催化活性。
目前微孔玻璃加工工艺主要采用CNC精雕，目前存在的问题主要有：微孔越小越难加工、玻璃孔崩边概率加大、良率低；刀具或磨具易损耗、效率低、成本高；孔内壁粗糙、孔的斜度大等问题。
发明内容
本发明提供一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，旨在解决现有微孔玻璃加工存在的问题。
本发明提供一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，包括以下步骤：
S1.在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割；
S2.将含有玻璃切缝的玻璃基体浸泡在无氟溶液中，在高温下无氟溶液腐蚀微孔内的玻璃废料，完成裂片。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，具体包括：
根据玻璃基材的形状、所需开微孔的数量、微孔的大小、微孔的位置关系，在玻璃基材表面规划处微孔的切割轨迹，通过脉冲激光沿着切割轨迹行走并聚焦在玻璃基材内部，以使切割轨迹处的玻璃基材内部发生质化，形成切缝。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体包括：
无氟溶液完全浸没含有玻璃切缝的玻璃基体，无氟溶液腐蚀质化的切缝以使切缝膨胀变宽，玻璃废料挤压出玻璃基材完成裂片。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的激光为皮秒红外激光。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的无氟溶液包括碱性腐蚀液。
作为本发明的进一步改进，所述碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液。
作为本发明的进一步改进，所述高温的温度为90摄氏度以上。
作为本发明的进一步改进，所述玻璃基材的材质为二氧化硅玻璃。
本发明的有益效果是：通过脉冲激光聚焦在玻璃内部，使玻璃切缝处发生质变，再将整体的玻璃基材浸泡在无氟溶液中浸泡，利用无氟溶液对质化部分进行腐蚀，切缝变宽至玻璃废料与玻璃基材物理分离，对玻璃表面的破坏很小，微孔孔壁也无毛刺和微裂纹。
附图说明
图1是本发明中玻璃激光切割浸蚀裂片方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，包括以下步骤：
S1.在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割。
步骤S1中，具体包括：
根据玻璃基材的形状、所需开微孔的数量、微孔的大小、微孔的位置关系，在玻璃基材表面规划处微孔的切割轨迹，通过脉冲激光沿着切割轨迹行走并聚焦在玻璃基材内部，以使切割轨迹处的玻璃基材内部发生质化，形成切缝。
轨迹设计过程，也可以在对应的图纸上先描绘切割轨迹，再将对应的图纸覆盖在玻璃基材表面，激光通过捕获图纸上的切割轨迹，按照轨迹在玻璃基材上进行行走，通过脉冲激光聚焦在玻璃内部，产生“***”把玻璃质化，击穿切割轨迹上的玻璃基材，使切割轨迹处的所有玻璃基材都质化，即改变了切缝处玻璃基材的分子间结构。
激光照射切缝时，激光已经是切穿了玻璃基材，使切割轨迹处发生化学变化，但微孔内的玻璃废料并未与玻璃基材在物理上并未分开，激光光斑直径只有0.4um~5um，不足以将玻璃废料脱离，需通过后续对切缝进行腐蚀处理来使其分离。
照射的激光优选为1064nm波段的皮秒红外激光。采用1064nm波段的红外皮秒激光对玻璃进行切割，可以保证不对玻璃基材造成损伤的同时，提高切割效率和降低成本。若采用高于1064nm波段的激光容易把玻璃基材直接烧裂，无法对玻璃基材进行切割；若采用低于1064nm波段的激光，比如绿光、紫外激光等，切割效率很低，成本高。
S2.将含有玻璃切缝的玻璃基体浸泡在无氟溶液中，在高温下无氟溶液腐蚀微孔内的玻璃废料，完成裂片。高温下进行裂片可以加速无氟溶液对切缝的渗透，减少加工时间。无氟溶液的浸泡时间根据玻璃厚度不同，时间有所不同，最终能使玻璃基材完成裂片即可。
步骤S2具体包括：
无氟溶液完全浸没含有玻璃切缝的玻璃基体，无氟溶液腐蚀质化的切缝以使切缝膨胀变宽，玻璃废料挤压出玻璃基材完成裂片。
无氟溶液包括碱性腐蚀液，例如碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液，强碱溶液为含有氢氧根离子的金属化合物溶液，弱碱溶液为含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的金属化合物溶液。在90摄氏度时对玻璃进行腐蚀，无氟溶液只腐蚀玻璃的切割裂缝，不腐蚀玻璃表面，使切缝内的质变废料逐渐减少，切缝逐渐变宽，最终使玻璃废料与玻璃基材脱离，形成微孔玻璃。
通过无氟溶液的浸泡，可以针对性地腐蚀切缝内质化的玻璃废料，而不对玻璃基材本身造成损伤，配合皮秒红外激光的照射，可以使最终形成的玻璃微孔孔壁无毛刺和微裂纹。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割；
S2.将含有玻璃切缝的玻璃基体浸泡在无氟溶液中，在高温下无氟溶液腐蚀微孔内的玻璃废料，完成裂片。
2.根据权利要求1所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S1中，具体包括：
根据玻璃基材的形状、所需开微孔的数量、微孔的大小、微孔的位置关系，在玻璃基材表面规划处微孔的切割轨迹，通过脉冲激光沿着切割轨迹行走并聚焦在玻璃基材内部，以使切割轨迹处的玻璃基材内部发生质化，形成切缝。
3.根据权利要求2所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
无氟溶液完全浸没含有玻璃切缝的玻璃基体，无氟溶液腐蚀质化的切缝以使切缝膨胀变宽，玻璃废料挤压出玻璃基材完成裂片。
4.根据权利要求1所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S1中的激光为皮秒红外激光。
5.根据权利要求1所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S2中的无氟溶液包括碱性腐蚀液。
6.根据权利要求5所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液。
7.根据权利要求1所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述高温的温度为90摄氏度以上。
8.根据权利要求1所述玻璃激光切割的浸蚀裂片方法，其特征在于，所述玻璃基材的材质为二氧化硅玻璃。
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