[發明專利]一種電化學電極的側壁絕緣方法

有效

• 申請號: 201210517525.3
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102965708A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 韓福柱;高峰;王津
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種電化學電極的側壁絕緣方法，屬于電化學加工技術領域。

背景技術

電解加工是電化學加工的重要組成部分，是基于電化學過程的陽極溶解原理，借助預先成型的陰極，對材料進行腐蝕加工的工藝方法。與其他機械加工方法相比，電解加工是以離子形式去除金屬材料，加工過程幾乎沒有切削力，且加工生產率高，表面質量好，工具陰極無損耗，是一種非常有發展潛力的加工方法，尤其適合于難加工材料的加工，在航空、航天、兵器、模具等行業中已得到了廣泛應用。但電解加工過程中，非加工區存在的電場使得非加工區發生了電化學溶解反應，造成雜散腐蝕，進而影響了電解加工的成形精度。為約束電場范圍，抑制雜散腐蝕，需要對陰極側壁進行絕緣處理。

目前，國內外針對陰極側壁絕緣的研究，主要集中在微細電解加工領域。微細電極的側壁絕緣對微細電解加工意義重大，側壁絕緣可以減小甚至阻止加工面的側面腐蝕，增加打孔的圓度，同時提高加工過程的穩定性。同時微細電極對側壁絕緣有著嚴格的要求，要求絕緣層結構致密，絕緣性高，厚度薄，粘附性強。針對微細電極的側壁絕緣，目前國內外已有的絕緣方法有有機涂層法，PVD、CVD氣相沉積法，浸漬提拉法與滴涂法等。有機涂層法涂層結合力較強、絕緣性能好，但陰極外徑太小時，涂料不能均勻覆蓋在陰極表面上。氣相沉積法沉積的薄膜膜厚較為均勻、組織致密、無孔洞，但對電極和絕緣材料要求較高。浸漬提拉法與滴涂法能夠獲得絕緣性能好、厚度較薄的絕緣層。此外，清華大學李勇(專利號200810225440.1)采用旋涂法在電極表面涂敷絕緣材料，采用端面溶解法進行電極端面的導電處理。上海交通大學汪紅(專利號201110386810.1)采用電泳沉積技術對電極表面進行鍍上絕緣膜，利用機械磨削方法去掉電極端面的絕緣膜。

微弧氧化技術是在陽極氧化技術基礎上發展起來的一項金屬材料表面處理技術，陽極氧化產生的氧化膜，具有單向絕緣性，當用作陽極時，絕緣性較好，當用作陰極時，絕緣性較差，故無法作為電解陰極應用到電解加工中。微弧氧化技術突破了陽極氧化對電流、電壓的限制，通過大幅提高陽極電壓，產生微弧放電并形成放電通道，在放電通道內瞬間形成高溫高壓并伴隨復雜的物理化學過程，使金屬表面原位生長出性能優良的微弧氧化膜，其膜內存在致密陶瓷層，致密性好，絕緣電阻能夠達到幾十到幾百兆歐，絕緣性能好。通過控制電解液配比、改變電參數和放電時間可以控制膜厚從幾微米到幾十微米。

發明內容

本發明的目的是提供一種電化學電極的側壁絕緣方法，該方法既適應于普通電化學加工，也適用于微細電化學加工。其中在微細電化學加工中，既適應于單電極加工，也適用于群電極加工。該方法形成的絕緣膜致密均勻、絕緣性能好，且可以通過使電極端面與絕緣平臺緊密貼合，保證電極端面不發生微弧氧化反應，達到局部遮蓋的目的。故微弧氧化加工后無需進行端面導電處理，避免了端面處理對電極的破壞。

本發明所提供的一種電化學電極的側壁絕緣方法，包括如下步驟：

(1)將電極連接于微弧氧化裝置中，所述微弧氧化裝置包括電解槽，所述電解槽內設有絕緣平臺和攪拌器；所述電極的一端的端面與所述絕緣平臺的表面貼合配合，另一端面與電源相連接，作為陽極；所述電解槽與所述電源相連接，作為陰極；

(2)啟動所述電源，則在電解液中進行微弧氧化；

(3)所述微弧氧化完成后，關閉所述電源，取出所述電極，然后經烘干即實現對所述電極的側壁絕緣。

上述的側壁絕緣方法中，步驟(1)中，在將所述電極連接于所述微弧氧化裝置中之前，所述方法還包括對所述電極進行拋光處理的步驟。

上述的側壁絕緣方法中，所述電解槽的材質可為不銹鋼。

上述的側壁絕緣方法中，步驟(2)中，所述電源為脈沖電壓，其參數為：正脈沖：440V~580V，如450V~500V、450V或500V，負脈沖：50V~150V，如80V~100V、80V或100V；脈沖頻率：200Hz-800Hz，如200Hz；占空比：10%-70%，如40%或50%。

上述的側壁絕緣方法中，步驟(2)中，所述電解液的溶質可為硅酸鹽(如硅酸鈉)、偏鋁酸鹽(如偏鋁酸鈉)、鎢酸鹽(如鎢酸鈉)和磷酸鹽(如磷酸鈉)中任一種與強堿的混合物，所述強堿可為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

上述的側壁絕緣方法中，所述電解液中，所述溶質中硅酸鹽、偏鋁酸鹽、鎢酸鹽和磷酸鹽中任一種鹽的質量體積濃度可為6~14g/L，如8g/L~10g/L、8g/L或10g/L，所述溶質中強堿的質量體積濃度可為2~10g/L，如8g/L~10g/L、8g/L或10g/L。