[發明專利]一種微細凹凸結構的電解加工方法

有效

• 申請號: 201410383939.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104227159A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李冬林;楊樹寶;王全先
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H9/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及電解加工領域，具體涉及一種微細凹凸結構的電解加工方法。

背景技術

研究表明，具有微細凹凸結構接觸的粗糙表面能夠改善摩擦學特性，非但沒有降低機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，能夠滿足現代機械傳動高速、重載的要求，因此成為潤滑理論的重大突破。但目前國內外對于加工微細凹凸結構還是個難題。

目前，加工微細凹凸結構的主要方法有：(1)激光加工技術，是采用高能量、高重復度頻率的脈沖激光束在聚焦后的負離焦照射到工件表面實施預熱和強化，在聚焦后的聚焦點入射到工件表面形成微小熔池，同時由側吹裝置對微小熔池施于設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；若激光照射的功率密度較高時，會使其局部金屬汽化而形成微坑結構。這種加工方法對加工區域有燒蝕作用，形成微觀或宏觀裂紋，且加工成本高。(2)電火花加工技術，用單電極放電或微細線切割技術加工出陣列微孔母電極，再用母電極反拷、平動放電技術加工圓柱陣列微凸起結構，以及可利用已加工完成的圓柱陣列微凸起結構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/凸起結構。采用電火花加工技術在零件表面制成具有一定規律的圖案也可以實現有效潤滑，但微細電火花放電熱蝕加工機理及電極損耗使其除去材料的微細化水平、加工精度及表面質量的提高受到限制。(3)等離子蝕刻技術，蝕刻的產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致蝕刻。等離子體蝕刻技術具有無污染、效率高等特點。但采用該方法，需用專用設備，成本高。

發明內容

本發明的目的是針對上述微小凹凸結構加工方法的不足，提出了一種效率高、成本低的電解加工方法。

為了解決以上技術問題，本發明是通過以下技術方案予以實現的。

本發明一種微細凹凸結構的電解加工方法，包括以下步驟：

(a)制作帶有貫穿孔和盲孔結構，且由金屬層A、絕緣層和金屬層B組成的模板；

(b)模板固定在模板夾具上，并與工件陽極相隔一定加工間隙；

(c)經過濾器的電解液在泵的作用下噴向模板表面，通過模板上的貫通孔到達加工區域；

(d)將工件陽極、金屬層B分別與電解電源Ⅰ的正、負極相連接；將工件陽極、金屬層A分別與電解電源Ⅱ的正、負極相連接；

(e)接通電解電源Ⅰ和電解電源Ⅱ，進行電解加工，加工時工件陽極定位在工作平臺上，模板在夾具的帶動下向工件陽極適量進給；

(f)加工完成時，移出工件陽極，得到預想的微細凹凸結構。

進一步的，所述金屬層A(1)、金屬層B(3)為金屬銅或表面鍍鎳的金屬銅。

進一步的，所述電解電源Ⅰ(5)和電解電源Ⅱ(6)為雙通道輸出、電壓可調的直流穩壓電源或脈沖電源，或為接地端相連接的兩臺獨立的直流穩壓電源或者脈沖電源。

與公知技術相比，本發明具有如下技術效果：

1、制作帶有貫穿孔和盲孔結構，且由金屬層A、絕緣層和金屬層B組成的模板，模板可以重復使用，且安裝方便，大大降低了成本；

2、使用本發明的加工方法，可以一次同時在工件表面上加工數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構，以及高度為幾微米到幾十微米的微小凸起結構，加工所需時間僅為幾秒到幾分鐘，故該方法加工效率高，工藝過程簡單；

3、通過控制本發明的模板上貫穿通孔、盲孔的形狀和布排方式，可以電解加工出復雜形狀和多種布排方式的微小結構；

4、使用本發明可以無需更換電極在工件陽極上一次加工出具有微細凹凸的結構，顯著提高了加工效率；

綜上所述，利用本發明加工微細凹凸結構，具有成本低、效率高，安裝方便，且模板制作簡單、可以重復使用的特點。

附圖說明

圖1為本發明給出的微細凹凸結構電解加工的模板示意圖。

圖2為本發明給出的微細凹凸結構電解加工示意圖。

圖3為本發明給出的微細凹凸結構電解加工系統示意圖。

圖4為本發明給出的微細凹凸結構電解加工過程示意圖；

其中：圖4(a)是加工初始微細凹凸結構形狀示意圖；圖4(b)是加工中的微細凹凸結構形狀示意圖；圖4(c)是加工完成后微細凹凸結構示意圖；圖4(d)是加工后的工件陽極示意圖。