激光切割加工 前景如何？

一、激光切割加工 前景如何？

激光切割和线材成型是镍钛诺医疗器械制造中最常用的两种工艺。本研究探讨了在最终表面处理步骤中去除的材料量的变化如何影响 Z 型支架的耐腐蚀性，这些支架要么是从管上激光切割的，要么是从金属丝上定型的。所有部件都经过典型的热处理工艺，以达到 25±5 C 的奥氏体完成温度 (Af)，随后采用电化学钝化工艺进行后处理。记录后处理过程中的总重量损失，并调整过程以创建重量损失量小于 5%、小于 10% 和小于 25% 的组。然后将零件压接至 6 毫米，并允许膨胀回其原始直径。腐蚀测试结果表明，平均而言，随着材料去除量的增加，两组 Z 型支架的腐蚀击穿电位均有所增加，标准偏差也有所降低。此外，与激光切割 Z 型支架相比，线形 Z 型支架需要的材料去除量更少，以实现高耐腐蚀性。最后，对线形 Z 型支架进行的 7 天镍离子释放测试显示，从低体重减轻组每天浸出的 0.0132 毫克镍急剧减少到中等和高度减轻组的大约 0.001 毫克/天。

一、简介

镍钛合金是一种由接近等量的镍和钛组成的金属合金。它表现出非常独特的性能，包括热弹性、耐腐蚀性和生物相容性，使镍钛合金成为生物医学设备的最佳候选材料。利用镍钛合金的超弹性和形状记忆特性所需的加工过程包括在最常见的400至600℃的温度下进行短时间的热处理（2-10分钟）。这些热处理在镍钛合金上形成一种氧化物，从而改变了合金的表面化学性质和随后的生物相容性。

镍钛合金医疗设备的生物相容性一直是人们关注的问题，因为已知合金中的镍元素具有毒性。Tre´panier等人进行的研究表明，通过利用适当的钝化技术，如电抛光，可以大大改善镍钛合金的耐腐蚀性。更多的研究已经证明，电抛光在许多生物液体中具有出色的耐腐蚀性，以及在汉克斯生理溶液中进行的长期浸泡测试中有限的镍离子释放。正因为如此，电抛光现在被认为是镍钛合金医疗设备钝化的黄金标准。

在进行了全面的文献审查后，似乎在电化学钝化过程中去除的材料数量与设备的生物相容性之间建立联系的研究有限。此外，尽管众所周知，镍钛合金医疗设备现在是利用激光切割以及线成型工艺制造的，但很少有研究用来研究不同的后处理条件是否是实现可比的腐蚀结果所必需的。

这项研究试图确定在镍钛合金医疗设备的后处理过程中，材料的去除量是否对其耐腐蚀性和生物相容性有直接影响。还将探讨如何修改这些钝化过程，以实现激光切割和线型Z型支架的类似生物相容性特征。

二、实验方法

2.1 材料

本研究中评估的激光切割和金属丝形式的Z型支架采用了超弹性镍钛合金地面管和含镍50.8 at.%的光亮金属丝。壁厚为0.455毫米的镍钛合金管被激光切割成一般的Z形支架图案。然后，使用典型的支架扩张工艺，包括在心轴上进行多次热处理，以达到28毫米的最终外径，对切割后的装置进行扩张。加入一个调整步骤，将Af增加到25±5℃。线形Z型支架是用0.450毫米的金属丝制造的。线状体在夹具上的形状设置与激光切割设备的工艺条件相似，以达到相同的最终外径和Af温度。激光切割和线状Z型支架都经历了不同程度的电化学钝化过程，以形成重量损失低于5%、低于10%和低于25%的组。钝化过程结束后，将支架压在一个6毫米的针上，让其恢复到原来的直径，以模拟被装入输送系统并随后展开。

2.2 腐蚀测试

根据ASTM F2129-08标准，使用EG&G Princeton Applied Research 273A型恒电位仪进行恒电位极化腐蚀测试。该恒电位仪由一台装有Electrochemistry PowerSuite腐蚀测试软件的计算机控制。饱和甘汞电极（SCE）被用作电位的参考电极，而两个铂金辅助电极被用作反电极。所有的样品都在一个适当的极化池中进行测试，极化池中充满了PH值为7.4的磷酸盐缓冲盐水（PBS）溶液。水浴保持测试溶液的温度为37±1℃。在浸泡测试样品之前，PBS被去水30分钟，在整个测试过程中也是如此。开路电位（OCP）被监测了1小时，然后以0.167 mV/s的电压扫描率对样品进行极化。反向扫描被放弃，以定位任何坑的起始点。每个被测试的器件都由其静止电位（Er）和击穿电位（Eb）来表征。如果器件在腐蚀测试期间没有经历点蚀，而是在氧化层没有被击穿的情况下达到了氧气演化，则记录Eox ev。对于激光切割和线状Z型支架，每个失重组都有三到十二个样品进行腐蚀测试。对于那些分解值范围大的组别，样本量增加，以确定是否有异常值。然后在MiniTab中使用击穿电位和氧进化电位创建箱形图。

2.3 表面特征分析

在Quanta200 3D DB Magnum扫描电子显微镜（SEM）下对Z型支架进行了成像，以区分额外的加工如何影响激光切割和线型装置的表面特征。此外，每个减重组中的一个线状Z型支架的氧化层厚度用奥杰电子能谱（AES）进行了表征。

2.4 镍离子释放试验

将每个减重组的三个线状样品放在适量的PBS溶液中。溶液的体积是这样的：每暴露1平方厘米的表面积就有1毫升的溶液，这样样品就被完全浸入。在37摄氏度的静态条件下，让这些装置在PBS中浸泡7天。在7天结束时，用ICP-MS仪器对样品中释放的镍的数量进行量化。

三、结果与讨论

经过后处理且重量损失小于 5% 的激光切割 Z 型支架表现出广泛的腐蚀值，导致平均击穿电位为 630 mV v. SCE，标准偏差为 319 mV v. SCE。这一组中的三个器件根本没有经历击穿。该组共测试了9个样品，没有一个数值是异常值。小于10%的重量损失组的平均击穿电位为609mV.v.SCE，12个器件中的8个达到了氧气演化，而氧化层没有击穿。失重最高组的三个激光切割的Z型支架都没有导致任何腐蚀损坏。表1总结了激光切割Z型支架的腐蚀参数。一般来说，随着钝化过程中更多材料的去除，激光切割的Z型支架的平均击穿电位增加，腐蚀击穿值的标准偏差减少。

表1 激光切割Z型支架的腐蚀参数

线形Z型支架的耐腐蚀性也随着后加工失重的增加而增加，与激光切割Z型支架的趋势相同。图1显示了线型Z型支架组的典型极化曲线。

图1 用低、中、高失重量制造的线状Z型支架的典型极化曲线。平均而言，抗腐蚀能力随着失重量的增加而增加。在激光切割的Z型支架上也观察到类似的趋势

低重量损失组的所有支架均出现点蚀，平均击穿电位为 176 mV v. SCE，高重量损失组的所有三个装置均达到氧气释放而氧化层未击穿。重量损失低于10%的组别中，六个设备中有五个达到了氧气进化。其中一个支架在597 mV v. SCE时出现点蚀。由于样本量小，不能确认这是一个真实的结果还是一个异常值。表2总结了线状Z型支架的腐蚀结果。

表2 线形Z型支架的腐蚀参数

尽管随着材料去除量的增加，耐腐蚀性能增加的总体趋势适用于激光切割和金属丝形式的Z型支架，但在结果中仍有一些重要的差异需要注意。图2和图3是箱形图，分别说明了激光切割和线切割产品形式在每个重量损失组中的腐蚀结果的变化。击穿电位（Eb）和氧进化电位（Eox ev）都包括在箱形图中。

图2 腐蚀结果的变化与激光切割Z型支架的重量损失的关系。该数据包括击穿电位和氧进化电位。

图3 腐蚀结果的变化与线型Z型支架的重量损失的关系。该数据包括击穿电位和氧进化电位。

激光切割的Z型支架在低度和中度失重组中的腐蚀值变化更大，而线型装置则不然。在将材料重量损失增加到25%以下后，两种产品形式的变异性明显下降。此外，我们发现，除了一个基准点之外，线型Z型支架比激光切割装置需要更少的材料去除量来持续实现氧气进化。由于这两个设备的制造过程在各个方面都是平行的，从形状设置到钝化，这种差异必须与激光切割过程有关。众所周知，激光切割会产生重铸材料的热影响区（HAZ），如果没有完全去除，会导致不良的疲劳结果。这项研究表明，如果没有完全溶解，热影响区也可能在设备的腐蚀和生物相容性的退化中起到一定作用。计划在这一领域进行进一步研究，以确定在改变加工后的失重量后，究竟还有多少HAZ。

对激光切割和线状Z型支架的SEM分析也显示了两种产品形式在经过不同程度的后处理后，其表面状况的显著差异。图4显示了一系列的SEM图像，描述了激光切割装置的外部和侧面是如何随着材料的去除而变得光滑的。由于激光切割通过创造一个HAZ区域来改变支架的侧壁，侧壁比在简单的线状装置上观察到的要粗糙得多。即使在中等程度的减重下，尽管Z型支架的外表面看起来很光滑，但切割后的侧壁仍然表现出大量的粗糙度。

图4 扫描电子显微镜图像显示了激光切割的Z型支架的侧面和外表面，电化学处理（a）<5%，（b）<10%，和（c）<25%的重量损失

图5显示了线状Z型支架的类似图像进展情况。对于这些装置，通过额外的后处理，线材表面的拉丝线被平滑掉了。因为拉丝线在金属丝的圆周上是一致的，而不是像激光切割Z型支架那样只存在于设备的一个面上，所以即使在中等重量损失的情况下，更均匀的处理也是可能的。激光切割和金属丝成型装置的表面状况与观察到的腐蚀值的差异有很大关系。更光滑的表面处理似乎导致了更高的耐腐蚀性。

图5 扫描电子显微镜图像显示线状Z型支架的电化学处理，(a)重量损失<5%，(b)<10%，(c)<25%。

对线状Z型支架进行了额外的特征研究，以了解氧化层厚度和生物相容性如何受到材料去除量的影响。AES深度剖析显示，与中、高失重组相比，低失重组的氧化层明显更厚。镍离子释放数据也遵循类似的趋势，<5%失重组的设备每天浸出的镍比其他两个失重组多10倍。表3提供了实际的氧化层厚度和镍离子释放测量值。本研究发现的数据与Clarke等人报告的结果一致，后者也表明，镍钛合金上较厚的氧化物导致在浸泡测试期间从装置中浸出的镍数量增加。以前对镍钛合金氧化的研究也显示，较厚的氧化物往往是多孔的和不均匀的，这可能为镍扩散到表面提供了途径。将对激光切割的Z型支架上形成的表面氧化物及其对镍浸出的敏感性进行进一步的特征分析，以确定是否观察到类似的结果。

表3 氧化物厚度和镍离子释放数据

人们怀疑，更大量的重量损失会导致更高和更一致的耐腐蚀性，因为在表面上形成了更均匀的不含镍的氧化层。以前的研究表明，为了使镍钛合金达到卓越的耐腐蚀性，氧化层的均匀性是极为关键的。众所周知，对镍钛合金的典型热处理，如本研究中进行的热处理，会产生一层外层的氧化钛，在其下面是混合氧化物和富镍相的层。如果在后处理过程中没有去除足够的材料，镍的区域可能会暴露在测试溶液中，导致较低的击穿电位，以及镍离子释放。此外，不均匀和厚的表面氧化层，如图4(a)和(b)中激光切割的侧壁上观察到的那些，也更容易在模拟压接和部署这些支架的过程中出现裂纹。钝化过程中产生的较薄的氧化物更纯净、更具保护性，并且在受力时具有弯曲的能力，从而具有特殊的生物相容性。

四、结论

本研究考察了从激光切割或金属丝成型的镍钛合金装置中去除的材料数量与每个装置的生物相容性之间的重要关系。在这两种情况下，制造的Z型支架的腐蚀行为都得到了改善，并且与较高的减重量更加一致。我们还发现，线型Z型支架比激光切割的同类产品需要更少的材料去除，因为不需要去除HAZ。对线型Z型支架的进一步表征显示，更多的材料去除导致了更薄、更均匀的氧化层，在生理溶液中浸泡7天时释放的镍离子更少。基于这些结果，在优化线型或激光切割植入装置的工艺时，必须去除足够的材料，以提高对局部腐蚀（点蚀）的抵抗力，并尽量减少镍离子释放。虽然已经提供了一般的减重指南，但应始终对完成的装置进行腐蚀测试，以确保一致的耐腐蚀性。

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二、激光加工技术专业就业前景好不好？

兄弟我也马上进这个行业，这个行业政府政策很好，发展前景很大，因为我国是制造业大国以前的激光技术都引进国外，或者产品都是进口的，后来有大族激光，锐科激光才好一点，到目前而言激光技术的市场非常之大，技术领域我国也是刚刚起步。兄弟，加油！很有前途。

三、镭射加工和激光加工

在制造业中，镭射加工和激光加工技术已经成为现代加工工艺中的关键部分。无论是在工业生产、医疗设备、通信领域还是在个人消费产品上，它们都扮演着重要的角色。这两种技术将激光能量聚焦到一个小点上，实现高精度、高效率、无接触的材料加工。两者的工作原理有所不同，下面我们将深入了解这两种加工技术的工作原理和应用领域。

镭射加工

镭射加工是一种利用镭射技术来进行材料加工和控制的方法。镭射是光电束的一种形式，具有高能量和高聚焦能力。镭射加工是利用镭射来对物体进行熔化、烧蚀、蒸发等加工过程。

镭射加工主要通过镭射聚焦点的热作用来实现。激光束可以通过透镜聚焦在一个小点上，激光能量被准确聚焦到加工区域，从而产生高温和高能量密度。这将导致材料局部熔化、蒸发或剥离，实现对材料的精细加工。

镭射加工具有许多优点。首先，它可以实现精确的加工，减少材料浪费。其次，镭射加工不需要与材料接触，因此可以避免因机械力导致的变形和损坏。此外，镭射加工速度快，效率高，因此广泛应用于工业生产中。

激光加工

激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工过程。激光是一种具有高相干性和高单色性的光束，具有超强的直射性能。

激光加工主要通过激光束能量的作用来实现。激光束可以激发材料分子的能级跃迁，将能量转化为热能，从而局部熔化或气化材料。这样就可以实现对材料的加工，如切割、焊接或打孔等过程。

激光加工具有许多优点。首先，激光加工可以实现高精度和高速度的加工，适用于各种材料。其次，激光加工不需要接触材料，避免了表面损坏和变形。此外，激光加工过程中产生的热影响区很小，减少了材料的变质和热损伤。

镭射加工和激光加工的应用领域

镭射加工和激光加工技术在许多领域都有广泛的应用。以下几个领域是其主要应用方向：

• 工业加工：镭射加工和激光加工在工业生产中有着重要的应用。它们可以用于切割、焊接、打孔、雕刻等工序。
• 通信领域：镭射加工和激光加工在光纤通信中起着关键的作用。激光器经常用于光纤的制造和连接。
• 医疗设备：镭射加工和激光加工在医疗设备制造中也有广泛应用。例如，激光切割器可以用于手术切割和皮肤去除。
• 电子产品：镭射加工和激光加工用于电子产品中的标记、切割和焊接等工序。

镭射加工和激光加工技术的不断发展，使得它们在各个领域中的应用越来越广泛。随着科学技术的进步和制造业的发展，它们将继续发挥着重要的作用，并推动着现代化工业的进步。

四、激光加工的应用？

激光雕刻加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。

激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。

五、激光加工的特点？

原理 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。 激光加工的特点 激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势：

①非接触加工，无工具磨损，不需要中途更换，并其能量及其移动速度均可调，可实现多种加工；

②激光束能量密度高，加工速度快，工件变形小、热影响区小，后续加工量小；

③它可加工材料范围广泛，可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点材料；

④激光束易于导向、聚焦；极易与数控系统配合对复杂工件进行加工；

⑤易与传统生产工艺组合，是一种极为灵活的加工技术；

⑥使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好；

六、激光加工的原理？

激光加工是激光束高亮度、高方向性特性的一宗技术应用。其基本原理是把具有足够功率的激光束聚焦后照射到材料适当的部位，材料在接受激光照射能量后，在10的负11秒内便开始将光能转变为热能，被照部位迅速升温。

根据不同的光照参量，材料可以发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的热应力，从而达到工件材料被去除、连接、改性和分离等加工目的。一般应用为激光切割、激光焊接、激光熔融、激光打标等。

七、长安哪里激光加工？

长安啊？好像在长安沙头振安中路.那里有一家叫三盛大型激光切割加工的.前一个月客户要求用不锈钢材料10MM的.哎还要做成密密的空心型.太麻烦了.线切割又贵又慢.客户又在吹货.听朋友说用激光切割.我就开车在长安到处找.我是在长安沙头振安中路.那找到了激光切割加工.价格还可以.还有送货上门的。

八、什么是激光加工？

激光雕刻加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。

激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。

用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。

九、广州激光切割加工，广州激光打标加工哪里有啊？

东莞市锐杨工艺品有限公司是一家专注激光雕刻，激光打标，激光刻字，非金属激光切割加工定制厂家。

十、激光立体雕刻加工

激光立体雕刻加工是一种现代化的加工技术，它利用激光束对材料进行高精度的雕刻和切割。在过去，人们通常使用传统的机械工具进行雕刻，但由于其精度和效率的局限性，传统方法无法满足现代社会对高精度、高效率加工的需求。

激光立体雕刻加工技术的出现填补了这一空白，为各行各业带来了革命性的变化。无论是制作艺术品、珠宝、模型，还是加工工业零部件、电子元件等，激光立体雕刻加工都能够发挥出其优越的性能，成为现代加工领域中不可或缺的一部分。

激光立体雕刻加工的原理

激光立体雕刻加工技术采用激光器发射的激光束对材料进行加工。激光器是一种将电能转化为激光能的设备，通过电子激发原子或分子，使其产生受激辐射，从而产生激光。激光束具有高度的定向性、单色性和相干性，能够在极小的空间范围内集中能量。

在激光立体雕刻加工中，激光束经过透镜或反射镜的聚焦，聚焦后的激光束能量密度非常高，可以达到数十万瓦/平方厘米。当激光束照射到材料上时，材料表面会发生物理变化。激光束的高能量密度会使材料局部加热，从而使其融化、汽化或燃烧，因此实现对材料的雕刻和切割。

激光立体雕刻加工的优势

激光立体雕刻加工技术相比传统的机械雕刻具有以下几个显著的优势：

• 高精度：激光束的直径非常小，可以达到微米级别的精度，可以实现对细小物体的精细雕刻。
• 无接触加工：激光立体雕刻加工不接触材料表面，因此不会对材料产生压力和变形，可以保持材料的原貌。
• 无污染：激光立体雕刻加工不需要使用化学药剂，不会产生废水、废气等污染物。
• 高效率：激光束的能量密度高，作用时间短，可以在短时间内完成大量加工任务。
• 灵活性：激光立体雕刻加工可以根据需要调整加工参数，适应不同材料的加工要求。

激光立体雕刻加工的应用领域

激光立体雕刻加工技术在众多领域有着广泛的应用：

工艺品

激光立体雕刻加工技术可以根据设计师的要求对工艺品进行精细加工，使其具有更高的艺术价值和观赏价值。无论是刻画复杂的图案、雕刻精美的文字，还是模仿自然界的生物形态，激光立体雕刻加工都能够完美呈现出设计师的意图。

珠宝

通过激光立体雕刻加工技术，珠宝设计师可以在珠宝表面刻画出精致的花纹、图案和文字。激光雕刻的精细度高，能够使珠宝更加独特、精美，增加其观赏价值和销售价值。

模型

激光立体雕刻加工技术可以制作各种模型，如汽车模型、飞机模型、建筑模型等。激光雕刻的精细度和高效率能够快速制作出真实感和精致度很高的模型，为模型制作行业带来了巨大的进步。

电子元件

激光立体雕刻加工技术可以用于电子元件的加工和组装。通过激光雕刻可以实现对电子元件的微细加工和微细组装，提高电子元件的性能和可靠性。

结语

激光立体雕刻加工技术的出现无疑是现代加工领域的重大突破，其优越的性能和广泛的应用前景为各行业带来了巨大的发展机遇。我们可以预见，在技术的不断进步和创新的推动下，激光立体雕刻加工技术将会得到更加广泛的应用，为人们的生活和工作带来更多的便利和惊喜。