本發(fā)明屬于電解加工領(lǐng)域，尤其涉及一種活動(dòng)掩膜電解加工裝置與方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)產(chǎn)品的精密化和微細(xì)化，在零件中出現(xiàn)了大量形狀各異的微細(xì)結(jié)構(gòu)，其中金屬表面微結(jié)構(gòu)占很大的比例，在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。目前金屬表面微結(jié)構(gòu)的加工方法主要有機(jī)械加工、電火花加工、激光加工、超聲加工、電子束加工、電解加工等。其中，電解加工因具有一些獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)而更有發(fā)展優(yōu)勢(shì)。掩膜電解加工是電解加工的一種重要應(yīng)用形式，它集成了光刻技術(shù)和電解加工的工藝過程，并繼承了上述兩者各自的工藝優(yōu)點(diǎn)。為此，掩膜電解加工至今仍是制備金屬表面微細(xì)結(jié)構(gòu)的主流技術(shù)之一。常規(guī)掩膜電解加工通常涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影等一系列繁雜的操作步驟來制備掩膜，而且制備的掩膜是粘結(jié)于工件表面上的，不可復(fù)用，加工后必須破壞去掉。因此，常規(guī)掩膜電解加工工藝成本高、工藝質(zhì)量控制難度大，加之現(xiàn)有的技術(shù)手段極難在曲面上光刻成形精細(xì)圖形結(jié)構(gòu)，使得它的工業(yè)應(yīng)用受到一定的限制。
對(duì)此，人們開發(fā)出了活動(dòng)掩膜電解加工。利用活動(dòng)掩膜電解加工精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)，掩膜不是粘結(jié)而是無粘貼合于工件表面上的，且可反復(fù)使用。這大大提高了工藝操作的簡(jiǎn)便性并降低了工藝成本，還很大程度上改善了掩膜電解加工在非平面體上加工的適應(yīng)性。這其中，柔性活動(dòng)掩膜在曲面上的緊密貼合是關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。因?yàn)樗苯記Q定著工藝的可行性和質(zhì)量。
為解決活動(dòng)掩膜的貼合問題，申請(qǐng)?zhí)枮?01520261132.X、201510205346.X等專利提出了極間柔性多孔物充填型活動(dòng)掩膜電解加工法。該法的主要特征是：把具有很好滲流特性的電絕緣柔性多孔物填充于陰陽極間，并充當(dāng)傳力層把外部壓力傳遞給活動(dòng)掩膜，進(jìn)而對(duì)活動(dòng)掩膜進(jìn)行壓貼。該方法盡管較好地解決了活動(dòng)掩膜的貼合問題，但因?yàn)槿嵝远嗫孜镆资芡饬ψ饔枚粔簩?shí)，進(jìn)而影響極間物質(zhì)傳輸?shù)捻槙承院土鲌?chǎng)分布的均勻性，導(dǎo)致工藝質(zhì)量不高。因此，有必要進(jìn)一步改進(jìn)活動(dòng)掩膜的壓貼方式，以使活動(dòng)掩膜電解加工的工藝能力得到最大限度的展現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明專利的目的是提供一種具有活動(dòng)掩膜易于貼合、加工間隙小、極間傳質(zhì)環(huán)境好等特性的活動(dòng)掩膜電解加工裝置與方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種活動(dòng)掩膜電解加工裝置，它包括設(shè)有進(jìn)液孔的壓板、掩膜、工件陽極和電解加工電源，其特征在于：它還包括金屬多孔介質(zhì)；所述的金屬多孔介質(zhì)含有大量相互連通的微孔；所述的金屬多孔介質(zhì)置于壓板和掩膜之間，并分別與壓板和掩膜緊密貼合；所述的金屬多孔介質(zhì)和工件陽極分別與電解加工電源的負(fù)極和正極連接。
所述的金屬多孔介質(zhì)為片狀，其厚度為0.15-2mm。
所述的金屬多孔介質(zhì)的孔隙率為90%-98%，孔徑為5-200μm。
一種活動(dòng)掩膜電解加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：
S1. 把掩膜緊密貼合于工件陽極上，再把金屬多孔介質(zhì)貼合于掩膜上，最后把壓板貼合于金屬多孔介質(zhì)上；
S2. 把金屬多孔介質(zhì)與電解加工電源的負(fù)極相連接，工件陽極與電解加工電源的正極相連接；
S3. 在壓板上施加一個(gè)豎直向下的壓力，壓力大小為3-20N；
S4. 從壓板上的進(jìn)液孔向金屬多孔介質(zhì)中泵入電解液，電解液流經(jīng)金屬多孔介質(zhì)后從金屬多孔介質(zhì)的四周側(cè)邊流出；
S5. 接通電解加工電源，開始進(jìn)行電解加工；
S6. 當(dāng)達(dá)到加工要求后，斷開電解加工電源，停止供液，完成加工。
本發(fā)明的工作原理和過程如下。
把掩膜緊密貼合于工件陽極上，再把金屬多孔介質(zhì)貼合于掩膜上，最后把壓板貼合于金屬多孔介質(zhì)上。在壓板上施加一定大小的豎直向下的壓力后，掩膜就能借助金屬多孔介質(zhì)的傳力作用緊密地貼合于工件陽極上。而且，因?yàn)榻饘俣嗫捉橘|(zhì)具有易彎曲和易變形特性，按照上述方式，活動(dòng)掩膜也能在曲面陽極工件上獲得很好的貼合效果。把金屬多孔介質(zhì)與電解加工電源的負(fù)極相連接，工件陽極與電解加工電源的正極相連接。從壓板上的進(jìn)液孔向金屬多孔介質(zhì)中泵入電解液后，電解液流經(jīng)金屬多孔介質(zhì)后最后從金屬多孔介質(zhì)的四周側(cè)邊流出。在這過程中，必然有一部分電解液在壓力的作用下通過金屬多孔介質(zhì)內(nèi)部的相互連通的微孔后經(jīng)掩膜上的通孔而達(dá)到工件陽極的被加工區(qū)域。當(dāng)接通電解加工電源后，被加工區(qū)的金屬在電場(chǎng)和流場(chǎng)的共同作用下被溶解蝕除；電解加工的產(chǎn)物則經(jīng)金屬多孔介質(zhì)相互連通的微孔從金屬多孔介質(zhì)的四周排出。由于金屬多孔介質(zhì)在充當(dāng)傳力介質(zhì)的同時(shí)，也是陰極，使得加工間隙相比常規(guī)掩膜電解加工得到大幅度的減小，從而有利于提高加工精度和加工效率。
綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、極間傳質(zhì)更順暢，流場(chǎng)分布更均勻，加工尺寸分布均勻性更好。與柔性非金屬多孔物相比，金屬多孔介質(zhì)具有更好的抗壓性（受外部壓力的影響?。┖蛡髁μ匦裕覞B流特性更好，所以，此種情況下，極間傳質(zhì)更順暢，而且流場(chǎng)分布更均勻，進(jìn)而有利于獲得尺寸分布均勻性更好的微結(jié)構(gòu)陣列。
2、加工精度和加工效率更高。由于金屬多孔介質(zhì)在充當(dāng)傳力介質(zhì)的同時(shí)，也是陰極，使得加工間隙相比常規(guī)掩膜電解加工得到大幅度的減小，從而有利于提高加工精度和加工效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的二維剖視圖。
圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、壓板；2、金屬多孔介質(zhì)；3、掩膜；4、工件陽極；5、進(jìn)液孔；6、微孔；7、電解加工電源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步描述。
一種活動(dòng)掩膜電解加工裝置，它包括設(shè)有進(jìn)液孔5的壓板1、掩膜3、工件陽極4和電解加工電源7，其特征在于：它還包括金屬多孔介質(zhì)2；所述的金屬多孔介質(zhì)2含有大量相互連通的微孔6；所述的金屬多孔介質(zhì)2置于壓板1和掩膜3之間，并分別與壓板1和掩膜3緊密貼合；所述的金屬多孔介質(zhì)2和工件陽極4分別與電解加工電源7的負(fù)極和正極連接。
金屬多孔介質(zhì)2的材料為泡沫銅。
金屬多孔介質(zhì)2為片狀，其厚度為1mm。
金屬多孔介質(zhì)2的孔隙率為95%，孔徑為80-100μm。
一種活動(dòng)掩膜電解加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：
S1. 把掩膜3緊密貼合于工件陽極4上，再把金屬多孔介質(zhì)2貼合于掩膜3上，最后把壓板1貼合于金屬多孔介質(zhì)2上；
S2. 把金屬多孔介質(zhì)2與電解加工電源7的負(fù)極相連接，工件陽極4與電解加工電源7的正極相連接；
S3. 在壓板1上施加一個(gè)豎直向下的壓力，壓力大小為10N；
S4. 從壓板1上的進(jìn)液孔5向金屬多孔介質(zhì)2中泵入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaNO3電解液，電解液流經(jīng)金屬多孔介質(zhì)2后從金屬多孔介質(zhì)2的四周側(cè)邊流出；
S5. 接通電解加工電源7，開始進(jìn)行電解加工；
S6. 當(dāng)達(dá)到加工要求后，斷開電解加工電源7，停止供液，完成加工。