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碳化硅表面激光加工网穴及其释墨性能研究

碳化硅表面激光加工网穴及其释墨性能研究

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作者：田正鑫哈尔滨商业大学

学位级别：硕士

碳化硅陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高硬度等优异的物理性能,广泛应用于微电子、航空航天、汽车等领域。本文将碳化硅材料作为加工基材,利用纳秒激光在其表面加工网穴,并探讨网穴传墨能力及释墨效果,拟为柔性版印刷网纹辊材料提供新的... 详细信息

碳化硅陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、高硬度等优异的物理性能,广泛应用于微电子、航空航天、汽车等领域。本文将碳化硅材料作为加工基材,利用纳秒激光在其表面加工网穴,并探讨网穴传墨能力及释墨效果,拟为柔性版印刷网纹辊材料提供新的选择,也将为拓宽碳化硅材料的应用领域及范围做以探索。(1)探究不同激光加工参数对网穴形状、结构尺寸及表面形貌的影响。以蜂巢型网穴结构为主要加工研究对象,改变激光功率及扫描速度,测试分析网穴三维尺寸、表面轮廓、表面形貌等参数,确定激光功率P=3W、扫描速度v=350mm/s为合理参数,此参数下加工的蜂巢型网穴结构相对误差较小,且轮廓清晰、结构完整,表面轮廓曲线波动间距及起伏均匀,表明各网穴间深度及网墙厚度一致,可在此参数下实现高质量的网穴加工。(2)采用拉曼光谱测试、XRD物相检测、硬度测试及耐磨性试验等手段,对表面加工网穴后的碳化硅材料进行了分析。结果表明,经纳秒激光加工形成网穴结构后,其硬度几乎未发生变化;XRD测试结果未出现新的衍射峰,结晶度及物相显示无变化;拉曼分析表明碳化硅材料由激光加工未发生氧化;对碳化硅材料进行耐磨试验,不同转速下的磨损测试结果表明加工网穴的碳化硅满足柔性版印刷实际工作速度下对网纹辊耐磨性能的要求。(3)探究了碳化硅表面加工网穴对释墨性能的影响,测量印刷前后材料质量变化,并结合油墨的受力形式,计算油墨转移率,继而结合印刷效果,分析其释墨性能。结果表明在直线型网穴结构下的油墨转移率最高;在不同网墙厚度下,网墙厚度为2μm蜂巢型结构油墨转移率更好;在使用水性油墨印刷时,蜂巢型的网穴结构在油墨黏度为11000mPa·s左右时,油墨转移率最佳,且印刷效果最好。综上,本文通过在碳化硅材料表面加工网穴及其释墨性能研究,得到了纳秒激光加工网穴的工艺参数,并对加工后的表面形貌、硬度、表面结构成分与释墨性能进行了研究,研究结果为应用碳化硅材料加工网纹辊并应用于实际柔性版印刷提供了理论与数据参考。

关键词：碳化硅纳秒激光网穴释墨性能

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