[發明專利]一種喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法

有效

• 申請號: 201110200283.0
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102277598A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 明平美;呂珍斌;王書卿;秦歌;王艷麗;呂文星
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C25D1/10
• 分類號: C25D1/10
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;馬柯柯

技術領域：

本發明涉及微小孔陣列電鑄成形技術領域，尤其涉及一種喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法。

背景技術：

目前，具有微小孔陣列結構特征的零件，如打印機噴嘴、光纖連接器、電子顯微鏡的光柵網、化纖噴絲板、濾網、篩網等，在航空航天、精密儀器、化纖等領域有著廣泛的應用。應用實踐表明：孔軸向截面為喇叭形的微小孔陣列，具有強度高、易卸渣和清洗、不易堵塞、過濾周期和使用壽命長、易維護等優點。

目前，喇叭形微小孔陣列的制作主要有電解加工和電鑄加工兩種方法。由于受電流密度分布、雜散腐蝕、流場分布、電解液組分、溫度等多種因素的綜合影響，電解加工的孔形可控性較差，很難制造出高開孔率的、具有真正意義的喇叭形微小孔陣列。基于芯模的反拷復制原理來加工成形結構與零件的電鑄技術，具有加工精度高、孔形不受限制、材料適用范圍廣且性能可控、易實現光滑孔壁等優勢，是制造微小結構陣列的主要方法之一。高質量芯模的制造與成形是實施電鑄工藝的前提和基礎。

電鑄加工是目前制備廣泛用于紡織印染行業的、具有類喇叭孔形特征的印花圓（鎳）網的主要工藝手段之一。其芯模制備的核心步驟為：在金屬基底（如銅等）上壓軋出微小凹坑；在凹坑中嵌入電絕緣性材料（如感光膠等）；電絕緣材料固化成形后，便形成了導電基底上規則布排有絕緣性圓突起或筋的電鑄芯模。但是基于上述步驟的電鑄芯模成形工藝，極難制備出高度和布排密度大、形狀精度高的微細結構特征（如圓突起或筋等），從而使得基于這種芯模電鑄成形的喇叭形網孔陣列制品普遍存在開孔率低、厚度較薄、孔形結構精度與一致性較差等不足。

如果能針對現有喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模制備方法的不足，提供了一種適合于制造具有高排布密度、高形狀結構精度、高深寬比的微細蘑菇狀結構特征的電鑄芯模的制造方法，將大大提高喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造效率。

發明內容：

本發明的目的是提供一種喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法，用于制造具有高排布密度、高形狀結構精度、高深寬比的微細蘑菇狀結構特征的電鑄芯模，以便在后續工藝中能電鑄制造開孔率高、厚度大、孔形結構精度與一致性高、具有喇叭形孔截面特征的微小孔陣列。

一種喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法，其中，具體包括如下步驟：

（a）將布有鏤空的微小孔陣列的石蠟模板與導電基底緊密貼合，在黃光環境中用光刻膠填充石蠟模板上的微小孔陣列；然后，將光刻膠在室溫下風干，之后，對貼合在一起的石蠟模板與導電基底進行加熱，加熱到可以融化石蠟而不影響光刻膠狀態的溫度，將熱融化后的石蠟去除，便在導電基底上面形成微小柱狀陣列；

（b）用溫控系統對導電基底上微小柱狀陣列的柱體上端部進行加熱并保持第一設定時間，將微小柱狀陣列中各柱體頂端以熱熔化的方式進行倒圓角，之后，冷卻至室溫；

（c）將ITO導電玻璃平板電極放置于導電基底上各微小柱體頂端的上方，?ITO導電玻璃平板電極設置為與導電基底平行；在ITO導電玻璃平板電極與導電基底之間的間隙充填滿甘油，使用溫控系統在ITO導電玻璃平板電極側進行加熱，使ITO導電玻璃平板電極與導電基底間隙內的平板側到基底側的溫度形成從高到低的梯度分布，并保持第二設定時間，使微小柱狀陣列中各個柱體占總高度的1/4～1/3長度的上端部軟熔為粘流態，而微小柱狀陣列中各個柱體的除前述上端部以下的其余部分仍為固態；

（d）將導電基底連接強電場驅動直流電源的正極，將ITO導電玻璃平板電極連接強電場驅動直流電源的負極，使導電基底與ITO導電玻璃平板電極之間形成強電場，微小柱狀陣列中各個柱體軟熔為粘流態的上端部在所述強電場的電場力作用下發生壓縮變形，使各個柱體形成為下端部為直柱狀、上端部為外擴的喇叭形的蘑菇狀結構，之后，關掉所述的強電場驅動直流電源；

（e）將步驟d）中形成的蘑菇狀結構的柱體于室溫下冷卻，使各柱體上軟熔為粘流態的上端部硬化，之后，清洗掉甘油，便形成喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模。

所述的喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法，其中：所述光刻膠為SU-8膠。

所述的喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法，其中：所述光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯。

所述的喇叭形微小孔陣列電鑄成形用芯模的制造方法，其中：所述ITO導電玻璃平板電極與步驟a）中導電基底上微小柱體頂端面之間的間隙范圍為0.2～0.5mm。