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自2月份美国专利商标局公布苹果公司的一项关于“镭射抛光陶瓷材料”专利以来，苹果公司又一次引发了科技界的热点，中外媒体纷纷猜测，苹果公司将基于此专利技术在今年推出陶瓷版IPhone，专利原文以蓝宝石为例描述了镭射抛光的工艺过程和原理，并声称可以推广至其他陶瓷材料。

陶瓷材料经过表面处理后具有独特的质感，手感细腻，表现出极高的品质感与美感，而且具有硬度高、耐刮花、抗弯等诸多优点，是性能、手感、外观品质兼具的手机外壳材料。然而陶瓷材料的硬脆性质使其对抛光工艺具有较高的要求，传统的打磨抛光工艺除研磨材料极易损耗外，陶瓷表面也容易出现崩裂现象。而“镭射抛光”技术不仅可以克服传统工艺的缺点，而且极大的改善表面光滑度。

那么，神秘的“镭射抛光”到底是什么原理，小编来为大家梳理一下。

一“镭射抛光”机理

镭射抛光（LaserPolishing），也叫激光抛光技术，是一种采用激光对材料表面进行抛光的技术。激光抛光本质上就是激光与材料表面的相互作用，主要有两种效果：热作用和光化学作用，据此机理也可以把激光抛光技术简单分为热抛光和冷抛光两类。

热抛光：用连续长波长激光，作用的机理是激光与材料相互作用的热效应，通过熔化、蒸发等过程来去除材料表面的成分。

冷抛光：一般用短脉冲短波长激光通过“消融”作用，即光化学分解作用。作用的机理是“多光子吸收”，材料吸收光子后化学键被打断或者晶格结构被破坏，材料中成分被剥离。

热抛光由于温度梯度大，产生的热应力大，容易产生裂纹。冷抛光热效应可以忽略，热应力很小，不产生裂纹，不影响周围材料，适合精密抛光，尤其适合硬脆材料。

二“镭射抛光”工艺过程

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镭射抛光工艺视频

三“镭射抛光”的工艺特点

(1)应用范围很广。可以抛光包括金属、陶瓷、玻璃等多种材料，而且抛光精度可调。

(2)精度高。可将表面的粗糙度降低为微米级甚至纳米级。

(3)非接触加工、可控性强、加工过程自动化。(4)加工过程环保无害。材料发生熔化或蒸发，最后加工表面不留抛光渣滓。(5)三维表面的自持抛光。可抛光非球形和非旋转表面，不需要平面层，工艺简单。

四“镭射抛光”系统的主要构成及工艺参数

激光抛光系统的主要构成有：激光器、光束均匀器、面形检测反馈系统、三维工作台、计算机控制系统。

激光抛光通常采用两种方法：一种是激光光束固定不动，工作台带动工件运动；另一种是工作台和工件不动，光束根据要求运动。

苹果公司专利文件中“镭射抛光”系统示意图

激光抛光工艺参数主要有激光功率密度(或者能量密度)阈值、光束质量、波长、脉冲宽度、初始条件、光束的入射方向等。

抛光时，激光功率密度阈值与激光和材料的性质有关，对于“热抛光”，材料的热吸收系数严重影响抛光的功率密度阈值和抛光效率；对于“冷抛光”，材料的能级结构与激光光子能量大小严重影响抛光的功率密度阈值和抛光效率。

五“镭射抛光”的应用

1、金属表面抛光

激光在金属表面抛光具有可选择的抛光速度、无化学污染、抛光过程可检测性等诸多优点。另外，激光在与金属材料面相互作用时，由于其独特的脉冲特性，能快速地抛光金属表面。即使对于复杂的金属表面几何，激光抛光也能快速实现微米尺度的抛光，甚至对于有些高硬度金属材料，采用激光抛光也是最合适的方法。

目前激光抛光已经成功应用于多种金属，报告工具钢、不锈钢、镍合金及钛合金等。随着技术的发展，激光抛光已经扩展到航天航空材料和生物医疗材料。

激光抛光设备

激光抛光前后的球窝接头

在铜基体表面电镀贵重金属时，通常在基体表面和被覆金属之间添加一块镍作为板衬，阻止基体材料向表面迁移，在这种情况下，迁移是通过镍中的微孔发生的。如果在电镀前对作为板衬的镍进行激光抛光，则可以在抛光表面的同时封闭微孔，不仅可以有效地阻止铜的迁移，还可以增强整个系统的抗腐蚀能力。

2、陶瓷表面抛光

SiC，CN，Al2O3和AlN等陶瓷材料被认为是很好的激光武器全反镜材料。这些材料的共同点是硬度较高，镜面加工比较困难。激光抛光不仅可以有效降低表面粗糙度，极大提高抛光效率，同时还具有不损坏本体材料、可抛光不规则曲面等诸多优点，目前来看是硬脆性质陶瓷材料抛光的最佳选择之一，此外采用激光抛光加工的陶瓷更显光泽漂亮，极具质感。

抛光后蓝宝石激光窗口材料

苹果公司最近公布的专利就是基于此技术，业界纷纷推测其将推出陶瓷版IPhone，此外国内众多手机厂商也一直致力于研发陶瓷外壳手机。

3、玻璃表面抛光

按照工业的观点，玻璃的激光抛光是非常有意义的，能提高标准件的生产效率，并允许抛光过程自动化。此外，它不需要机械磨料，也无需配合表面的抛光工具。

传统抛光工艺难以处理非球面和其他任意曲面的镜片，由于激光抛光的三维自持性，选择适当的抛光工艺参数，比如预热温度、物料移动速度及光强分布等参数，可以获得高效质优的抛光效果。

激光抛光外表面后的玻璃球

激光抛光前后的石英玻璃

总之，基于激光烧蚀的非接触式高精度激光抛光技术在这些方面有很大的应用前景。在激光抛光过程中，采用精密检测和反馈控制技术，原理上可以将抛光精度提高到测量界限。激光抛光在其它方面也有很好的应用前景。

内容来源公开资料，新材料在线整理编辑

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