[發(fā)明專利]一種連續(xù)掩膜電解加工金屬微結(jié)構(gòu)的裝置

有效

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• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112404618B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 明平美;申繼文;牛屾;王偉;鄭興帥;張新民;張云燕;肖有平;王文凱;李士成;閆亮;秦歌;曹軍
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種連續(xù)掩膜電解加工金屬微結(jié)構(gòu)的裝置，包括噴液嘴、電解電源、工件陽極、工具陰極、噴氣嘴、掩膜帶、儲帶輪、收帶輪、驅(qū)動源、托輥和張緊輪；帶有鏤空圖案或含有滲液微孔的掩膜帶在收帶輪、張緊輪和儲帶輪等共同作用下緊密壓貼于工具陰極表面并形成包角，再緊密壓貼于可旋轉(zhuǎn)的或可移動的工件陽極的待加工面；收帶輪連續(xù)回收掩膜帶并帶動工件陽極和工具陰極做同步勻速運動，噴液嘴高速噴射電解液，工件陽極在電場和流場的綜合作用下接替地發(fā)生均勻的局域化電化學(xué)溶解，直到工件完成加工。本發(fā)明提出了一種連續(xù)掩膜電解加工金屬微結(jié)構(gòu)新技術(shù)，能夠提高活動掩膜電解加工的工藝適應(yīng)性和穩(wěn)定性，獲得高精度和高表面質(zhì)量的金屬微納結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種連續(xù)掩膜電解加工金屬微結(jié)構(gòu)的裝置，屬于掩膜電解加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著航空航天、國防工業(yè)、生物工程以及信息工程等高新技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)面臨著零部件小型化、結(jié)構(gòu)精密化和產(chǎn)品微型化的挑戰(zhàn)，在此背景下，微納制造技術(shù)應(yīng)運而生。微納米尺度結(jié)構(gòu)體（簡稱：微納結(jié)構(gòu)）是微納制造的主要對象之一。金屬微納結(jié)構(gòu)包括金屬微納構(gòu)件和金屬微納特征。金屬微納構(gòu)件，如微齒輪、梳齒驅(qū)動電極、微探針、微軸等，常是MEMS、精密機械與儀器等的核心組件；金屬微納特征，如微納尺度的孔、縫、坑、溝槽、二元分級表面結(jié)構(gòu)等。這些金屬微納特征往往承載精細印染、過濾、篩分、噴霧等功能，及其依存產(chǎn)品的核心組元。此外，表面微納結(jié)構(gòu)很多時候承擔(dān)著強化傳質(zhì)傳熱、減摩降阻、增進生物兼容與醫(yī)學(xué)療效、控光調(diào)色、隱身降噪、防污抗粘、自潔等方面的產(chǎn)品功能與性能。因此，金屬微納結(jié)構(gòu)的高效高質(zhì)量制造在工程應(yīng)用界極其重要。

目前，金屬微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)按加工方式可分為：逐點掃描式加工和批量式加工。逐點掃描式加工技術(shù)包括機械鉆削（見國際局專利WO2005108004A1）、激光加工（見歐專局專利EP2787338A1）、電火花加工（見中國臺灣專利TW1243741B）、射流電解加工（見中國專利CN107052484A）和管電極電解加工（見德國專利DE112013005944T5）；批量式加工包括機械沖孔加工（見日本專利JP2002073132A）、化學(xué)刻蝕加工（見德國專利DE10154361A1）、掩膜電沉積加工（見國際局專利WO2010096072A1）和掩膜電解加工（見美國專利US7185542B2）。其中，基于電化學(xué)溶解原理的掩膜電解加工因以離子態(tài)和非接觸方式去材、可加工性與材料力學(xué)性能無關(guān)、加工效率高、加工面無應(yīng)力、裂紋、再鑄層等缺陷產(chǎn)生、工具無損耗等優(yōu)勢，且能夠一次性制備海量微結(jié)構(gòu)，在金屬微納結(jié)構(gòu)加工方面有顯著競爭力和優(yōu)勢。