一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法，屬于電解加工領(lǐng)域。該方法利用一個(gè)帶有貫穿孔和盲孔結(jié)構(gòu)，且由金屬層A、絕緣層和金屬層B組成的模板；將工件陽(yáng)極與金屬層A分別與電解電源Ⅱ正、負(fù)極相連接，將工件陽(yáng)極與金屬層B分別與電解電源Ⅰ正、負(fù)極相連接；金屬層B與工件陽(yáng)極相隔一定距離，并經(jīng)模板上的貫穿孔噴射電解液；接通上述兩電解電源，模板向工件陽(yáng)極適量進(jìn)給，進(jìn)行電解加工，在工件表面可得到微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明加工微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)，具有成本低、效率高，安裝方便，且模板制作簡(jiǎn)單、可以重復(fù)使用的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
—種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電解加工領(lǐng)域，具體涉及一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，具有微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)接觸的粗糙表面能夠改善摩擦學(xué)特性，非但沒(méi)有降低機(jī)械零件表面抗磨損能力，反而大大提高承載能力和使用壽命，能夠滿足現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)高速、重載的要求，因此成為潤(rùn)滑理論的重大突破。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于加工微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)還是個(gè)難題。
[0003]目前，加工微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的主要方法有:(1)激光加工技術(shù)，是采用高能量、高重復(fù)度頻率的脈沖激光束在聚焦后的負(fù)離焦照射到工件表面實(shí)施預(yù)熱和強(qiáng)化，在聚焦后的聚焦點(diǎn)入射到工件表面形成微小熔池，同時(shí)由側(cè)吹裝置對(duì)微小熔池施于設(shè)定壓力和流量的輔助氣體，使熔池中的熔融物按指定要求堆積到熔池邊緣形成圓弧形凸臺(tái)；若激光照射的功率密度較高時(shí)，會(huì)使其局部金屬汽化而形成微坑結(jié)構(gòu)。這種加工方法對(duì)加工區(qū)域有燒蝕作用，形成微觀或宏觀裂紋，且加工成本高。(2)電火花加工技術(shù)，用單電極放電或微細(xì)線切割技術(shù)加工出陣列微孔母電極，再用母電極反拷、平動(dòng)放電技術(shù)加工圓柱陣列微凸起結(jié)構(gòu)，以及可利用已加工完成的圓柱陣列微凸起結(jié)構(gòu)作為電火花加工的工具電極，或利用陣列微孔母電極，在工件上加工出位凹坑/凸起結(jié)構(gòu)。采用電火花加工技術(shù)在零件表面制成具有一定規(guī)律的圖案也可以實(shí)現(xiàn)有效潤(rùn)滑，但微細(xì)電火花放電熱蝕加工機(jī)理及電極損耗使其除去材料的微細(xì)化水平、加工精度及表面質(zhì)量的提高受到限制。(3)等離子蝕刻技術(shù)，蝕刻的產(chǎn)生在于等離子體中富含各種高能及活性粒子，暴露于等離子體中的工件表面將受到高能粒子的轟擊而導(dǎo)致蝕刻。等離子體蝕刻技術(shù)具有無(wú)污染、效率高等特點(diǎn)。但采用該方法，需用專(zhuān)用設(shè)備，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述微小凹凸結(jié)構(gòu)加工方法的不足，提出了一種效率高、成本低的電解加工方法。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法，包括以下步驟:
[0007](a)制作帶有貫穿孔和盲孔結(jié)構(gòu)，且由金屬層A、絕緣層和金屬層B組成的模板；
[0008](b)模板固定在模板夾具上，并與工件陽(yáng)極相隔一定加工間隙；
[0009](C)經(jīng)過(guò)濾器的電解液在泵的作用下噴向模板表面，通過(guò)模板上的貫通孔到達(dá)加工區(qū)域；
[0010](d)將工件陽(yáng)極、金屬層B分別與電解電源I的正、負(fù)極相連接；將工件陽(yáng)極、金屬層A分別與電解電源II的正、負(fù)極相連接；
[0011](e)接通電解電源I和電解電源II，進(jìn)行電解加工，加工時(shí)工件陽(yáng)極定位在工作平臺(tái)上，模板在夾具的帶動(dòng)下向工件陽(yáng)極適量進(jìn)給；
[0012](f)加工完成時(shí)，移出工件陽(yáng)極，得到預(yù)想的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步的，所述金屬層A(I)、金屬層B(3)為金屬銅或表面鍍鎳的金屬銅。
[0014]進(jìn)一步的，所述電解電源I (5)和電解電源II (6)為雙通道輸出、電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源或脈沖電源，或?yàn)榻拥囟讼噙B接的兩臺(tái)獨(dú)立的直流穩(wěn)壓電源或者脈沖電源。
[0015]與公知技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
[0016]1、制作帶有貫穿孔和盲孔結(jié)構(gòu)，且由金屬層A、絕緣層和金屬層B組成的模板，模板可以重復(fù)使用，且安裝方便，大大降低了成本；
[0017]2、使用本發(fā)明的加工方法，可以一次同時(shí)在工件表面上加工數(shù)千直徑幾十微米到幾百微米，深度為幾微米到幾十微米的微小凹坑結(jié)構(gòu)，以及高度為幾微米到幾十微米的微小凸起結(jié)構(gòu)，加工所需時(shí)間僅為幾秒到幾分鐘，故該方法加工效率高，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單；
[0018]3、通過(guò)控制本發(fā)明的模板上貫穿通孔、盲孔的形狀和布排方式，可以電解加工出復(fù)雜形狀和多種布排方式的微小結(jié)構(gòu)；
[0019]4、使用本發(fā)明可以無(wú)需更換電極在工件陽(yáng)極上一次加工出具有微細(xì)凹凸的結(jié)構(gòu)，顯著提高了加工效率；
[0020]綜上所述，利用本發(fā)明加工微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)，具有成本低、效率高，安裝方便，且模板制作簡(jiǎn)單、可以重復(fù)使用的特點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明給出的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)電解加工的模板示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明給出的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)電解加工示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明給出的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)電解加工系統(tǒng)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明給出的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)電解加工過(guò)程示意圖；
[0025]其中:圖4(a)是加工初始微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)形狀示意圖；圖4(b)是加工中的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)形狀示意圖；圖4(c)是加工完成后微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(d)是加工后的工件陽(yáng)極示意圖。
[0026]圖中標(biāo)號(hào)名稱(chēng):1、金屬層A ;2、絕緣層；3、金屬層B ;4、模板；5、電解電源I ;6、電解電源II ;7、工件陽(yáng)極；8、加工平臺(tái)；9、泵；10、過(guò)濾器；11、電解液槽；12、壓力表；13、溢流閥；14、模板夾具；a、電解液。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[0028]本發(fā)明具體的加工實(shí)施過(guò)程依次經(jīng)過(guò)以下步驟:
[0029](I)、參考圖1所示，利用精密鉆削技術(shù)制作帶有貫穿孔和盲孔結(jié)構(gòu)，且由金屬層Al、絕緣層2和金屬層B3組成的模板4，其中，盲孔直徑與貫穿孔直徑大小可以相同，也可以不同；鉆削盲孔時(shí)，鉆穿金屬層B3，以不能鉆到金屬層Al為準(zhǔn)；金屬層Al、金屬層B3材質(zhì)可采用金屬銅或鍍鎳的金屬銅；
[0030](2)、參考圖2和圖3所示，將上述模板4固定在模板夾具14上，并與工件陽(yáng)極7相隔一定加工間隙，加工間隙為幾十微米到數(shù)百微米之間；
[0031](3)、參考圖2和圖3所示，經(jīng)過(guò)濾器10的電解液a在泵9的作用下噴向模板4表面，通過(guò)模板4上的貫通孔到達(dá)加工區(qū)域，電解液a再經(jīng)模板4與工件陽(yáng)極7之間的通道流出，并帶走加工產(chǎn)物，若電解液壓力表12異常，可打開(kāi)溢流閥13，使電解液流回到電解槽11 ;
[0032](4)、將工件陽(yáng)極7、金屬層B3分別與電解電源I 5正、負(fù)極相連接；將工件陽(yáng)極7、金屬層Al分別與電解電源II 6正、負(fù)極相連接；設(shè)定好加工電壓，電源I 5的正極可設(shè)定為10VU5V,電源II 6正極為20V.25V的加工條件；
[0033](5)、參考圖2和圖3所示，接通電源I 5和電源II 6，進(jìn)行電解加工，加工時(shí)工件陽(yáng)極7定位在工作平臺(tái)8上，模板4在夾具14的帶動(dòng)下向工件陽(yáng)極7適量進(jìn)給；
[0034]￠)、參考圖4(a)所示，加工初始，工件陽(yáng)極表面就可以得到微小凸起結(jié)構(gòu)雛形和微小凹坑雛形；
[0035](7)、參考圖4(b)所示，隨著加工的進(jìn)行，工件陽(yáng)極7表面上微小凸起結(jié)構(gòu)和微小凹坑結(jié)構(gòu)逐漸明顯；
[0036](8)、參考圖4(c)和(d)所示，加工完成時(shí)，移出工件陽(yáng)極7，得到預(yù)想的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法，其特征在于包括下列步驟: (a)制作帶有貫穿孔和盲孔結(jié)構(gòu)，且由金屬層A(I)、絕緣層(2)和金屬層B(3)組成的模板⑷； (b)模板(4)固定在模板夾具(14)上，并與工件陽(yáng)極(7)相隔一定加工間隙； (c)經(jīng)過(guò)濾器(10)的電解液(a)在泵(9)的作用下噴向模板⑷表面，通過(guò)模板(4)上的貫通孔到達(dá)加工區(qū)域； (d)將工件陽(yáng)極(7)、金屬層B(3)分別與電解電源I(5)的正、負(fù)極相連接；將工件陽(yáng)極(7)、金屬層A(I)分別與電解電源II (6)的正、負(fù)極相連接； (e)接通電解電源I(5)和電解電源II (6)，進(jìn)行電解加工，加工時(shí)工件陽(yáng)極(7)定位在工作平臺(tái)(8)上，模板(4)在夾具(14)的帶動(dòng)下向工件陽(yáng)極(7)適量進(jìn)給； (f)加工完成時(shí)，移出工件陽(yáng)極(7)，得到預(yù)想的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法，其特征在于，所述金屬層A(I)、金屬層B(3)為金屬銅或表面鍍鎳的金屬銅。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的電解加工方法，其特征在于，所述電解電源I (5)和電解電源II (6)為雙通道輸出、電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源或脈沖電源，或?yàn)榻拥囟讼噙B接的兩臺(tái)獨(dú)立的直流穩(wěn)壓電源或者脈沖電源。
【文檔編號(hào)】B23H9/00GK104227159SQ201410383939
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】李冬林, 楊樹(shù)寶, 王全先 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)