[發明專利]一種帶式活動掩膜電解加工微織構的裝置

有效

• 申請號: 201910673940.X
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110449673B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 明平美;申繼文;張新民;鄭興帥;閆亮;秦歌;李欣潮;王偉;張云燕;牛屾
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種帶式活動掩膜電解加工微織構技術及裝置，包括噴嘴、電解電源、工件、陰極、掩膜帶、儲帶輪、收帶輪和驅動源；帶有鏤空圖案的掩膜帶在收帶輪和儲帶輪等共同作用下緊密壓貼在工件表面并形成包角，陰極安設于工件的正下方并與掩膜帶的另一面緊密接觸；收帶輪持續回收掩膜帶，從而帶動工件和陰極同步旋轉，并攜帶電解液進入加工間隙；被掩膜帶包裹但未被屏蔽的工件表面區域在電解液與電場等的綜合作用下不斷地被選擇性溶解，直到工件的圓柱表面都被加工。本發明提出了一種帶式活動掩膜電解加工微織構新技術，能夠提高工藝柔性和適應性，并實現掩膜與工件表面的緊密可靠貼合與微織構的高一致性、無接縫的制備。

技術領域

本發明涉及一種帶式活動掩膜電解加工微織構的裝置，屬于掩膜電解加工領域。

背景技術

在金屬構件表面制備微織構是改變構件傳熱傳質效率、表面潤濕性、色澤與視覺效果、生物兼容性、摩擦磨損特性等常用技術措施之一。至今，已開發出微織構制備方法主要有：激光加工、電火花加工、電子束加工、機械振動加工、掩膜電解加工等。其中，作為一種非接觸式加工技術的掩膜電解加工，因具有材料可加工性不受力學性能限制、加工面無殘余應力和再鑄層、可一次性海量加工等優點，在微織構制備領域備受青睞。通用的標準掩膜電解加工采用光刻工藝來制備掩膜，但這種掩膜不可復用，且制備工序復雜、成本高，尤其是極難在曲面、階梯面等非平面體上成形，這就限制常規掩膜電解加工微織構技術的應用。為此，科研技術人員開發出了掩膜可反復使用的活動掩膜電解加工技術，其掩膜是通過機械力而非粘結作用固定在被加工工件表面的。但是，現有的針對柔性活動掩膜的機械壓貼方法還不夠理想，掩膜極難可靠地固定，且無法實現無縫地整體地包覆住圓柱體等整個工件表面，導致所制備的微結構存在一致性偏低、有接縫缺陷等問題。

對此，申請號為201610024619.5的專利提出一種在陰陽極之間填充一層非金屬柔性多孔物來輔助壓緊活動掩膜的壓貼方式，并設計了專門的陰極裝置；申請號為201710791093.8的專利提出一種在陰陽極之間填充一層柔性泡沫金屬來壓貼活動掩膜的壓貼方式。它們不同程度上提高了活動掩膜貼合工件表面的可靠性、緊密性和一致性，改善了微織構制備質量。盡管如此，活動掩膜電解加工所存在的適應性不高、無法一次性完成圓柱面加工、存在加工接縫缺陷等問題依然沒有得到根本性解決。因此，本發明提出了一種帶式活動掩膜電解加工微織構新技術，以提高工藝柔性和適應性(適合不同形狀工件)并實現掩膜與工件表面緊密可靠貼合、微織構的高一致性和無接縫的制備。

發明內容

針對現有的活動掩膜電解加工微織構所存在的適應性不高、存在加工接縫缺陷等問題，本發明提出了一種帶式活動掩膜電解加工微織構新技術，以提高工藝柔性和適應性(適合不同形狀工件)，并實現掩膜與工件表面的緊密可靠貼合與微織構的高一致性、無接縫的制備。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種帶式活動掩膜電解加工微織構的裝置，包括噴嘴、電解電源、工件、陰極，其特征是：它還包括掩膜帶、儲帶輪、收帶輪和驅動源；所述的儲帶輪和收帶輪都呈圓柱體狀；所述的掩膜帶的一端纏繞在收帶輪上，另一端纏繞在儲帶輪上；所述的收帶輪與驅動源連接，并在驅動源的驅動下可做順時針轉動；所述的儲帶輪和工件都可繞各自的旋轉中心軸線轉動；所述的掩膜帶緊密壓貼在工件的表面上，并形成包角；所述的陰極呈圓柱體狀；所述的陰極可旋轉地置于工件的正下方，并與掩膜帶緊密接觸；所述的陰極的旋轉中心軸線與所述的工件的旋轉中心軸線平行且兩線組成的平面為豎直面；所述的掩膜帶為含有大量通孔結構的電絕緣高分子材料薄膜；所述的噴嘴安設于掩膜帶的上方，且噴嘴指向掩膜帶與工件所形成夾角的頂角處。

所述的掩膜帶的厚度范圍為0.1mm~1mm。

所述的掩膜帶時刻處于張緊狀態。

所述的收帶輪和儲帶輪的材質均為尼龍材料。

所述的工件與掩膜帶之間的包角θ的范圍為30°~ 180°。

所述的工件的形狀為圓柱體形或圓筒形。