激光熔接陶瓷与聚合物的新型技术

  　　 在加工的**步骤中，陶瓷物体的表面是有图案的，例如，通过激光烧蚀形成两个物体的密实的复合物。在接下来的热加工过程中，激光束在连接范围内熔化掉薄薄的一层聚合物表面。激光属从透明的聚合物部分穿过，被陶瓷部分吸收，促成对陶瓷表面进行有选择的熔化。熔接点之间的热传导使聚合物持续升温，能通过外部压力，使聚合物熔化的部分流入到陶瓷的表面结构（见图2）。等待温度降低，凝固之后，两个物体紧紧地融合在一起。完成这个熔接的关键两点：通过机械锚定使聚合物连接到陶瓷表面微结构中，以及接触物体之间的粘连。

                              图2、连接机理（机械固定和黏合）的图解 　　**新的研究工作调查并优化了不同的加工参数对热熔接过程的影响，这些参数包括激光功率、加工速度、连接压力、连接区温度等。为了有效地监测和控制结合温度，在系统中安装了高温测量仪和激光功率控制器。到目前为止，共运用了两种不同的激光光源：棒型Nd:YAG激光器和光纤激光系统。相比较而言，光纤激光器比固态激光器拥有更高效率的光束量。总体上来看，其他激光光源，比如半导体激光器也能适用。       

   　由于LTCC技术在微型和传感器系统的巨大潜力，研发部门着力研究这种类型的陶瓷。不同的聚合物材料都成功地经过检测和比较，比如PC、PMMA、SAN和PETG。熔接物体（在我们的案例中为陶瓷）的表面图形对熔接强度和耐用性有着重要的影响。通过运用不同的短脉冲激光光源，不同领域的表面图形被创造、连接和比较。长宽等结构尺寸对不同的几何图形都是不一样的，比如单陨石坑或直线槽。不同的结构和加工参数彼此影响，对接点属性也产生作用。原料处理和制备也会对**终表现产生影响。为了能达到**佳的熔接效果，对所有互相关联的参数进行复杂的优化和调整就显得至关重要。抗拉强度达到25 N/mm2的密封连接由此产生了。