[發明專利]一種微通道陣列加工方法

在審

• 申請號: 201510044015.2
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104708089A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 周偉;邱清富;凌偉淞;劉瑞亮;陳添天;劉偉;張軍鵬
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23C5/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;林燕玲

技術領域

本發明涉及微通道陣列加工領域，特別是一種應用于紫銅、鋁等金屬板的微通道陣列加工方法。

背景技術

微通道是一種借助特殊微加工技術以固體基質制造的二維或三維微細通道結構，當前關于微通道的確切定義，比較通行直觀的分類是由Mehen-dale.s.s提出的按其水力當量直徑的尺寸來劃分，通常將水力當量直徑小于1mm通道稱為微通道。微通道因其結構具有體積小、結構緊湊、高表面積-體積比等特點，使其在傳質、傳熱等方面表現出較高的性能。一般用于制造微通道換熱器、微通道反應器、微通道板等微通道設備中。

常見的微通道加工工藝有LIGA技術、反應離子刻蝕以及微細切削和銑削加工技術等。LIGA技術是利用同步輻射X光在PMMA上進行深度光刻，然后對光刻形成的結構進行電鑄，產生微型三維金屬模具，通過在模具中澆鑄各種材料而形成各種微結構。LIGA可以獲得高精度、高表面質量和高縱橫比的微結構，并且適合于很寬的材料范圍，但昂貴的同步輻射光源和X光掩模板限制了其廣泛應用。反應離子刻蝕是利用低壓等離子體或在高真空環境下產生的粒子束去除材料，加工微通道時，隨著通道刻蝕深度的增加，等離子體中反應離子在其中的傳輸過程中接觸刻蝕表面越來越困難，刻蝕表面反應的生成物也越來越難以從孔或槽里出來，一般會出現刻蝕滯后、刻蝕停止、側壁彎曲和開槽效應等現象，目前硅的刻蝕速率一般不大于22um/min。利用微細切削或銑削加工微通道時，一般采用金剛石刀具，但是金剛石刀具通常采用聚焦離子束刻蝕、化學機械拋光和線電極電火花磨削等方法加工。金剛石刀具的研磨和用鈍后重磨是一項極為關鍵的技術，金剛石刀具的重磨，費用高而且不方便，因此一般一次性使用而不重磨刀具。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中，常見微通道加工技術加工微通道設備昂貴、加工效率低、過程較為復雜的問題，提出一種微通道陣列加工方法。

本發明采用如下技術方案：

一種微通道陣列加工方法，基于銑床實現，其特征在于：先將該銑削刀具安裝于銑床的主軸上，再將待加工的金屬板豎直固定于銑床的工作臺上，啟動銑床使銑削刀具旋轉并沿水平方向對金屬板進行銑削加工，使得金屬板上形成有微通道陣列結構；其中的銑削刀具包括刀柄軸、若干鋸片銑刀、若干墊片和壓緊螺母，該若干鋸片銑刀穿設于刀柄軸上，相鄰的兩鋸片銑刀之間設有墊片，通過壓緊螺母鎖緊于刀柄軸一端以保持刀柄軸、鋸片銑刀和墊片之間的相對固定。

優選的，所述鋸片銑刀的厚度為0.1-1mm。

優選的，所述壓緊螺母與所述刀柄軸為螺紋配合。

優選的，所述鋸片銑刀為不銹鋼或鎢鋼材質刀具。

優選的，所述刀柄軸為45號鋼刀柄軸。

優選的，所述墊片的厚度根據相鄰的微通道間距來確定。

由上述對本發明的描述可知，與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明采用銑削刀具配合銑床進行高效銑削加工微通道陣列，將鋸片銑刀與墊片相互疊合在一起，通過壓緊螺母固定在刀柄軸上，組成銑削刀具，再把銑削刀具固定在普通銑床的主軸上，對金屬板進行微通道加工。該加工方法可以實現刀具的快速更換，能對微通道陣列進行多通道同時加工，加工效率高；且在普通銑床上進行銑削加工，成本低廉。與其他微通道加工技術相比，該加工方法具有快速換刀、加工靈活、加工效率高、加工成本低廉等優勢。

附圖說明

圖1為本發明微通道陣列銑削加工狀態主視圖；

圖2、3為本發明的微通道陣列銑削加工立體示意圖；

圖4為本發明銑削刀具側視圖；

圖5為本發明銑削刀具立體圖；

圖6為采用本發明方法銑削的微通道橫截面結構示意圖(微通道間距一致)；

圖7為采用本發明方法銑削微通道橫截面結構示意圖(微通道間距漸變)；

圖8、9為采用本發明方法銑削微通道結構SEM示意圖；

其中：1、刀柄軸、2、鋸片銑刀，3、墊片，4、壓緊螺母，5、金屬板，6、銑床。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發明作進一步的描述。