[發(fā)明專利]一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置及電解加工方法

有效

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• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106862683B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅紅平;詹順達(dá);吳明;郭鐘寧;劉桂賢;張永俊;彭浩宇
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發(fā)明公開了一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置及電解加工方法，包括：襯底，以及位于襯底上的掩模板；掩模板內(nèi)部設(shè)置有多條沿設(shè)定方向延伸的鏤空流道結(jié)構(gòu)；各鏤空流道結(jié)構(gòu)中設(shè)置有針電極。由于本發(fā)明提供的上述裝置中掩模板內(nèi)部設(shè)置有多條鏤空流道結(jié)構(gòu)，可以將流場和電場離散化，形成獨(dú)立的加工區(qū)，且各鏤空流道結(jié)構(gòu)中具有針電極，控制針電極的上下運(yùn)動(dòng)，利用電解加工方法在工件表面加工出陣列深微溝槽，具有小切入口，高深寬比，高加工效率，工藝簡單，掩模板可重復(fù)使用的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解/電化學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置及電解加工方法。

背景技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)和制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于各個(gè)領(lǐng)域的需要，越來越多帶有功能表面結(jié)構(gòu)的零部件不斷被研究出來并加以利用。其中，表面陣列深微溝槽結(jié)構(gòu)使零部件在傳熱特性、流體動(dòng)力學(xué)特性、能量轉(zhuǎn)換特性、化學(xué)反應(yīng)特性、仿生特性、摩擦特性等方面表現(xiàn)出比光滑表面更為優(yōu)異的特點(diǎn)，應(yīng)用潛力巨大，如質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，簡稱PEMFC)的核心部件雙極板，其具有隔離并均勻分配反應(yīng)氣體、收集并導(dǎo)出電流、串聯(lián)各個(gè)單電池等功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)與表面深微溝槽結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。

目前深微溝槽結(jié)構(gòu)的加工方法主要有：機(jī)械加工、激光加工、電火花線切割加工、微細(xì)電解加工等。機(jī)械加工中刀具與工件之間存在作用力，導(dǎo)致加工后的工件產(chǎn)生變形，得到的溝槽一般有邊角毛刺等缺陷；激光加工由于熱效應(yīng)的影響，在溝槽表面存在重熔層和翻邊，在對表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的使用場合必須進(jìn)行磨料氣射流或化學(xué)研磨等二次加工，且加工深微溝槽時(shí)，容易造成大的槽形錐角；電火花線切割深溝槽時(shí)，加工前需要穿絲、張緊，加工后同樣存在重熔層，在要求較高的場合需要進(jìn)行二次加工，并且在實(shí)際加工中存在斷絲現(xiàn)象，影響加工效率；

從原理上來講，微細(xì)電解加工具有非接觸、與材料硬度強(qiáng)度無關(guān)、無切削力等優(yōu)點(diǎn)，從而可以保證加工后工件無應(yīng)力變形，所以電解加工技術(shù)為金屬表面陣列深微溝槽結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量低成本加工提供了有效途徑。但電解加工時(shí)的電場、流場等需要認(rèn)真考慮和恰當(dāng)設(shè)計(jì)，否則加工的精度和效率等難以得到有效保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置及電解加工方法，可以在工件表面加工出陣列深微溝槽，具有小切入口，高深寬比，高加工效率，工藝簡單，掩模板可重復(fù)使用的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，包括：襯底，以及位于所述襯底上的掩模板；

所述掩模板內(nèi)部設(shè)置有多條沿設(shè)定方向延伸的鏤空流道結(jié)構(gòu)；各所述鏤空流道結(jié)構(gòu)中設(shè)置有針電極。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，各所述針電極等間距且相互平行。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，還包括：用于控制所述針電極向上或向下運(yùn)動(dòng)的控制部件。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，所述控制部件包括相對而置且延伸方向與所述掩模板相互垂直的第一擋板和第二擋板，以及設(shè)置在所述第一擋板和第二擋板上且可同時(shí)控制所述第一擋板和第二擋板上下運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)架；其中，

所述第一擋板和第二擋板上均設(shè)置有用于固定和導(dǎo)向所述針電極的電極套。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，所述第一擋板、第二擋板和電極套的材料均為導(dǎo)電材料。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，還包括：直流電源；

所述直流電源的正極與工件電性連接；所述直流電源的負(fù)極分別與所述第一擋板和第二擋板電性連接。