本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种陶瓷材料激光切割工艺。
背景技术：
陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐化学腐蚀、低密度、低热膨胀系数等优质性能被广泛应用于航空航天、汽车制造、等工业中。其中，陶瓷基片更是具有电绝缘性能高、介电常数和介质损耗低、热导率大、化学稳定性好、与元件的热膨胀系数相近等优点被应用于微电子工业中，微电子工业对陶瓷基片的加工精度要求高。但陶瓷基片较脆，制成的基片面积较小，在相关技术中，使用激光加工技术对陶瓷基片进行切割，即采用脉冲激光在陶瓷基片上沿直线打一排孔，使陶瓷材料可以准确地沿此线折断。但是，由于白陶瓷(三氧化二铝)材料具有不吸光、不掉色、不吸水、不变形、等特性，在使用激光划线过程中容易出现有断光现象，即划线不连续，使得陶瓷片在折断时容易产生整片碎裂，不易折断的问题，陶瓷材料的激光切割加工质量不理想，影响后道工序加工。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种陶瓷材料激光切割的工艺，旨在提高陶瓷材料激光切割质量。
为实现本发明的目的，本发明提供一种陶瓷材料激光切割的工艺，所述陶瓷材料激光划线工艺包括以下步骤：
将待切割陶瓷材料的表面附着吸光层；
将已附着吸光层的待切割陶瓷材料放置于激光切割机的切割平台上，并进行固定；
启动激光切割机对陶瓷材料进行切割。
在本发明的一实施例中，所述陶瓷材料激光切割工艺还包括：
将已切割的陶瓷材料的表面所附着的吸光层清除干净。
在本发明的一实施例中，所述吸光层为红墨水。
在本发明的一实施例中，在所述将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层的步骤中，包括：
将红墨水静置蒸发水分，使红墨水呈紫红色；
将紫红色的红墨水均匀喷涂于所述待切割的陶瓷材料表面；
将已喷涂红墨水的所述待切割陶瓷材料晾干。
在本发明的一实施例中，在所述将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层的步骤中，包括：
将所述待切割陶瓷材料浸入红墨水池中静置，使所述待切割陶瓷材料表面被染成红色；
将所述待切割陶瓷材料从所述红墨水池中取出并晾干。
在本发明的一实施例中，在所述将所述待切割陶瓷材料浸入红墨水池中静置，使所述待切割陶瓷材料表面被染成红色的步骤中，还包括：
加热所述红墨水池中的红墨水层。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤之前，还包括：
预设切割路径和激光加工参数。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤中，包括：
在所述待切割陶瓷材料表面进行划线切割。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤中，包括：
在所述待切割陶瓷材料表面进行打通孔切割。
本发明实施例提供一种陶瓷材料激光切割工艺，通过在待切割的陶瓷材料表面附着上吸光层，吸光层可以改变待切割的陶瓷材料表面的颜色，可以提高陶瓷材料的吸光率。如此，在使用激光切割机对陶瓷材料进行切割加工时，激光切割机发出的激光射在陶瓷材料的表面，吸光层改善了陶瓷材料的吸光性，能有效吸收波长为1070nm激光，使得激光可以在陶瓷材料的表面加工出连续不断、符合折断深度的激光切割痕迹。需要将陶瓷材料沿着切割痕迹折断时，可以确保应力集中于切割痕迹上，只需稍微用力就能将切割后的陶瓷材料折断。相对于现有陶瓷材料的激光切割方法而言，本发明技术方案所切割的陶瓷材料切割痕迹不会出现断光，折断过程中不会产生碎裂，也十分易于易折断，陶瓷材料激光切割质量高。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。
图1为本方明陶瓷材料激光切割的工艺一实施例的工艺流程图；
图2为本方明陶瓷材料激光切割的工艺又一实施例的工艺流程图；
图3为本方明陶瓷材料激光切割的工艺再一实施例的工艺流程图；
图4为本方明陶瓷材料激光切割的工艺中附着红墨水层一实施例的工艺流程图；
图5为方明陶瓷材料激光切割的工艺中附着红墨水层又一实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，本发明提供一种陶瓷材料激光切割的工艺，所述陶瓷材料激光划线工艺包括以下步骤：
步骤s10：将待切割陶瓷材料的表面附着吸光层；
步骤s20：将已附着吸光层的待切割陶瓷材料放置于激光切割机的切割平台上，并进行固定；
步骤s30：启动激光切割机对陶瓷材料进行切割。
这里的陶瓷材料可以是陶瓷片，具体地，可以是三氧化二铝陶瓷片。三氧化二铝陶瓷片的表面呈白色，在使用激光切割机进行切割时，白色的三氧化二铝陶瓷片对于1070nm波长的激光吸收性不高，在切割时常会出现局部断光的现象，无法获得连续性良好的切割痕迹，也没有办法保证切割的深度，因此，会出现后续切割后的陶瓷片难以折断，或者是在折断的过程中出现裂痕，影响陶瓷片的加工质量。
这里的吸光层可以有多种，例如，可以是灰色粉末、灰尘、黑色墨水、红色墨水、着色剂等，只要能附着于陶瓷材料的表面，并改善陶瓷材料的性能即可。需要说明的是，陶瓷材料在切割前过附着的吸光层应该是在切割完成后还能轻易去除，并且不留着色，这样才能确保切割加工后的陶瓷材料的外观需求。
激光切割机为现有的激光切割设备，具体型号不限，切割的功率、切割的速度、重复频率以机以及脉冲的宽度均可根据具体的需求进行设置，以确保激光切割机在切割加工时能够保证切割痕迹连续、切割深度符合要求等。
本发明实施例提供一种陶瓷材料激光切割工艺，通过在待切割的陶瓷材料表面附着上吸光层，吸光层可以改变待切割的陶瓷材料表面的颜色，可以提高陶瓷材料的吸光率。如此，在使用激光切割机对陶瓷材料进行切割加工时，激光切割机发出的激光射在陶瓷材料的表面，吸光层改善了陶瓷材料的吸光性，能有效吸收波长为1070nm激光，使得激光可以在陶瓷材料的表面加工出连续不断、符合折断需求的激光切割痕迹。需要将陶瓷材料沿着切割痕迹折断时，可以确保应力集中于切割痕迹上，只需稍微用力就能将切割后的陶瓷材料折断。相对于现有陶瓷材料的激光切割方法而言，本发明技术方案所切割的陶瓷材料切割痕迹不会出现断光，折断过程中不会产生碎裂，也十分易于易折断，陶瓷材料激光切割质量高。
参照图2，在本发明的一实施例中，所述陶瓷材料激光切割工艺还包括：
步骤s40：将已切割的陶瓷材料的表面所附着的吸光层清除干净。
在步骤s40中，这里的清洗操作可以根据吸光层的附着方式进行清洗，例如，针对粉末状的吸光层，可以采用用风机将粉末状物质吹离陶瓷材料的表面即可。针对墨水，可以采用水洗的方式进行清洗。针对着色剂，可以采用清洗剂进行清洗。只要能够将陶瓷材料的表面所附着的吸光层清除干净即可，在此，不对清洗方式进行具体限定。通过将附着于陶瓷材料表面的吸光层清除干净，可以使得切割加工后的陶瓷材料具有与切割加工前一致的外观。
在本发明的一实施例中，所述吸光层为红墨水层。
通过采用多种吸光物质分别机进行多次试验，可知，在陶瓷材料表面附着红色墨水，激光切割的加工效果最好。并且，在激光切割之后，可以使用清水直接冲洗陶瓷材料的表面就能将红色墨水稀释并随水流一并被冲洗掉，不仅易于清洗，还保证了陶瓷片的原色不变。
参照图4，在本发明的一实施例中，在步骤s10中将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层中，包括：
步骤s111：将红墨水静置蒸发水分，使红墨水呈紫红色；
步骤s112：将紫红色的红墨水均匀喷涂于所述待切割的陶瓷材料表面；
步骤s113：将已喷涂红墨水的所述待切割陶瓷材料晾干。
通常，在常温下，步骤s111中的红墨水需要静置12小时左右；但是在温度较高的环境中，可以提高水分的蒸发效率，可以缩短静置的时间。当观察到红墨水变成了浓度较高的紫红色，将浓度较高的紫红色墨水均与涂覆于陶瓷材料的表面，并晾干，如此，便能获得吸光性良好的红墨水吸光层。
参照图5，在本发明的一实施例中，在步骤s10所述将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层中，包括：
步骤s121：将所述待切割陶瓷材料浸入红墨水池中静置，使所述待切割陶瓷材料表面被染成红色；
步骤s122：将所述待切割陶瓷材料从所述红墨水池中取出并晾干。
步骤s121中，将红墨水直接存入水池中，并将待切割的陶瓷材料的表面全部侵入到红墨水中，在浸泡过程中，也可以加热池中的红墨水，加速水分的蒸发，提高红墨水的浓度，使得陶瓷材料的表面能快速被染成红色之后，再将染红后的陶瓷材料取出经过自然晾干即可。需要说明的是，加热后的红墨水的温度范围是35°至60度之间。使用该方式可以对陶瓷材料进行批量性的染色，提高产能。并且，浸泡的方式还能确保红墨水均匀地附着在陶瓷材料的表面。
参照图3，在本发明的一实施例中，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤之前，还包括：
步骤s50：预设切割路径和激光加工参数。
需要说明的是，步骤s50预设切割路径和激光加工参数可以是在步骤s30的启动激光切割机之前，也可以是在步骤s10的将待切割陶瓷材料的表面附着吸光层之前。只要能在启动激光切割机之前预设好对应的加工参数即可。
在激光切割前，可以根据所需要加工的具体产品进行设定不同的切割路径和激光加工参数，可以使激光切割机射出的激光在陶瓷材料表面打出不同深度的盲孔，或者是直接将陶瓷材料打穿等，便于后道的折断工序。影响激光切割的精度的主要因素有影响激光划线的精度主要有峰值功率、脉冲宽度、重复频率、划线速度、离焦量等。例如，在对厚度为1mm的三氧化二铝陶瓷片进行切割操作时，通常可以将加工参数预设为：正焦点位置状态下，切割速度100mm/s～200mm/s，脉冲宽度0.12ms～0.15ms，峰值功率为125w-150w、重复频率5000hz～800hz。需要说明的是，加工参数中的正焦点位置状态下，即为离焦量为0mm的状态。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤中，包括：
在所述待切割陶瓷材料表面进行划线切割；或在所述待切割陶瓷材料表面进行打通孔切割。
通常，激光对陶瓷材料的切割方式可以是划线，也可以是直接打通孔。其中，划线是在陶瓷材料的表面沿切割轨迹打一系列相衔接的盲孔，盲孔的深度可以是陶瓷材料厚度的1/2至1/3。打通孔则是使激光在陶瓷材料的表面沿切割轨迹打多个均匀间隔的通孔。如此，该切割痕迹在后续的折断过程中应力集中，便于沿切割线折断。需要说明的是，打圆孔切割还可以是在划线切割的基础上进行操作，即，在已进行划线切割所得到的的盲孔的基础上，再将部分盲孔打穿以形成多个均布的通孔。
以下通过具体实施例对本发明渐变色的喷涂工艺进行详细说明。
实施例1
1、将厚度为1mm的三氧化二铝陶瓷片的表面附着红墨水层，将多个待切割陶瓷材料缓缓放入装有红色墨水的池中，使陶瓷材料的表面全部浸入在红墨水中，浸泡12～24小时后，使红墨水可以均匀地附着在陶瓷材料的表面，再将陶瓷材料从红墨水中取出，自然晾干。
2、将已附着红色墨水的待切割陶瓷材料放置于激光切割机的切割平台上，并进行固定。在固定的过程中，需要对陶瓷材料进行定位，以确保蒋公的精度。
3、预设切割路径和激光加工参数；将激光切割机在正焦点位置状态下，设置划线速度100mm/s，重复频率500hz，脉冲宽度0.12ms，峰值功率为125w；
启动激光切割机对陶瓷材料进行划线，进测量，所获得的陶瓷材料激光划线深度为0.328mm、0.335mm、0.339mm、0.329mm、0.336mm等；其划线的深度尺寸维持在0.33mm数值附近，符合折断的需求。并且，划线痕迹清晰且连续，无断光现象。
4、使用清水对切割后的陶瓷材料进行清洗操作约3～5分钟，就能将陶瓷材料表面的红墨水清洗干净。
实施例2
1、将厚度为1mm的三氧化二铝陶瓷片的表面附着红墨水层。首先将红墨水打开，并对红墨水进行加热，使红墨水的温度在40°～50°的环境中静置6～8小时，使红墨水呈紫红色，再将紫红色墨水均匀喷涂待切割陶瓷材料的待切割表面，自然晾干。
2、将已喷涂红色墨水的待切割陶瓷材料的表面朝向放置于激光切割机的切割平台上，并进行固定。在固定的过程中，需要对陶瓷材料进行定位，以确保蒋公的精度。
3、预设切割路径和激光加工参数；将激光切割机在正焦点位置状态下，设置划线速度200mm/s，重复频率800hz，脉冲宽度0.15ms，峰值功率为150w；
启动激光切割机对陶瓷材料进行划线，进测量，所获得的陶瓷材料激光划线深度为0.339mm、0.342mm、0.345mm、0.338mm、0.343mm等；其划线的深度尺寸维持在0.34mm数值附近，符合折断的需求。并且，划线痕迹清晰且连续，无断光现象。
4、使用清水对切割后的陶瓷材料进行清洗操作约3～5分钟，就能将陶瓷材料表面的红墨水清洗干净。
对比实施例1和实施例2可知，对吸光层的涂覆方式比较，实施例1中的方式可以一次性完成大批量的三氧化二铝陶瓷片的所有表面的染色操作，染色效率高；而使用实施2中的方式，仅需要喷涂待加工的三氧化二铝陶瓷片的表面，不需要对所有表面进行染色，但是喷涂操作的效率相对低。此外，从加工参数上对比可知，激光切割机的峰值功率越大、划线速度越慢、重复频率，切割时的划线深度越深，切割效果越好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，所述陶瓷材料激光划线工艺包括以下步骤：
将待切割陶瓷材料的表面附着吸光层；
将已附着吸光层的待切割陶瓷材料放置于激光切割机的切割平台上，并进行固定；
启动激光切割机对陶瓷材料进行切割。
2.如权利要求1所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，所述陶瓷材料激光切割工艺还包括：
将已切割的陶瓷材料的表面所附着的吸光层清除干净。
3.如权利要求1所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，所述吸光层为红墨水层。
4.如权利要求3所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层的步骤中，包括：
将红墨水静置蒸发水分，使红墨水呈紫红色；
将紫红色的红墨水均匀喷涂于所述待切割的陶瓷材料表面；
将已喷涂红墨水的所述待切割陶瓷材料晾干。
5.如权利要求3所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述将待切割的陶瓷材料的表面附着吸光层的步骤中，包括：
将所述待切割陶瓷材料浸入红墨水池中静置，使所述待切割陶瓷材料表面被染成红色；
将所述待切割陶瓷材料从所述红墨水池中取出并晾干。
6.如权利要求5所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述将所述待切割陶瓷材料浸入红墨水池中静置，使所述待切割陶瓷材料表面被染成红色的步骤中，还包括：
加热所述红墨水池中的红墨水。
7.如权利要求1至6中任一项所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤之前，还包括：
预设切割路径和激光加工参数。
8.如权利要求1至6中任一项所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤中，包括：
在所述待切割陶瓷材料表面进行划线切割。
9.如权利要求1至6中任一项所述的陶瓷材料激光切割工艺，其特征在于，在所述启动激光切割机对陶瓷材料进行切割的步骤中，包括：
在所述待切割陶瓷材料表面进行打通孔切割。
技术总结