一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電解加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極。
【背景技術(shù)】
[0002]掩膜電解加工具有不受工件材料性能的限制、無(wú)殘余加工應(yīng)力、無(wú)熱再鑄層、群結(jié)構(gòu)特征一次成型等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是一種在金屬表面制備微坑陣列的有效方法。應(yīng)用時(shí)，需要在工件待加工面覆蓋含有特定鏤空?qǐng)D形結(jié)構(gòu)的掩膜，以露出加工區(qū)域和保護(hù)非加工區(qū)域。最初的掩膜電解加工是在陽(yáng)極工件表面涂覆光刻膠制備粘結(jié)型掩膜。但是該方法工藝復(fù)雜、成本高、適應(yīng)性差，且制備的掩膜不可重復(fù)利用。
[0003]通過(guò)加工有鏤空結(jié)構(gòu)圖形的覆銅板或絕緣聚氯乙烯柔性薄片等作為掩膜，直接無(wú)粘貼合在被加工表面上進(jìn)行加工的非粘結(jié)型活動(dòng)掩膜電解加工方法，可解決上述問(wèn)題，但存在掩膜貼覆、固定困難的情況。
[0004]文獻(xiàn)“HaoQ L, Ming P M.Fabricat1n of Micro-Dimple Arrays UsingModified Through-Mask Electrochemical Micromachining[C]//Applied Mechanicsand Materials,2015, 703: 146-149.”提出了一種極間間隙柔性多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工微坑陣列的方法。該方法用柔性多孔介質(zhì)填充極間間隙，當(dāng)壓緊陰陽(yáng)極時(shí)，柔性多孔介質(zhì)傳遞壓緊力保證掩膜與工件緊密貼合的同時(shí)也能為電解加工提供必需的傳質(zhì)環(huán)境。加工時(shí)，一方面，電場(chǎng)能通過(guò)柔性多孔介質(zhì)內(nèi)的孔隙到達(dá)被加工區(qū)域，另一方面，外來(lái)的電解液也能通過(guò)柔性多孔介質(zhì)內(nèi)相互交錯(cuò)貫通的孔到達(dá)被加工區(qū)域，這樣，被加工區(qū)域發(fā)生電解蝕除反應(yīng)，加工后的電解產(chǎn)物則通過(guò)柔性多孔介質(zhì)的孔隙排出被加工區(qū)域。這種方法具有掩膜貼覆、固定方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于柔性多孔介質(zhì)內(nèi)的孔隙比較小，電解液流通阻力大，當(dāng)用于加工大面積的工件時(shí)，電解產(chǎn)物可能需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的排出路線，克服很大的排出阻力才能排出加工間隙，同時(shí)也可能造成極間間隙的流場(chǎng)分布不均，從而影響電解加工的效果和速度。
[0005]申請(qǐng)?zhí)?01510205346.X的“一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的引液裝置”通過(guò)在陰極背面加工風(fēng)車狀分布的弧線狀引流槽和出液槽來(lái)引導(dǎo)電解產(chǎn)物的排出，在一定程度上解決了電解產(chǎn)物排出困難和流場(chǎng)不均勻的問(wèn)題，但仍然存在一些不足。
[0006]1.風(fēng)車狀分布的弧線狀引流槽和出液槽加工難度較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，加工成本較高。
[0007]2.出液槽的外緣的沿程阻力較大，且外緣的電解產(chǎn)物較多，這不利于電解產(chǎn)物的順利排出和保證流場(chǎng)分布的均勻性。
[0008]因此，開發(fā)出一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的、易于加工的、使得電解產(chǎn)物更加順利地排出和流場(chǎng)分布更加均勻的陰極具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是提供一種易于加工的、使得電解產(chǎn)物更加順利地排出和流場(chǎng)分布更加均勻的用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極。
[0010]一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽、引流槽、匯液槽、進(jìn)液孔、出液孔和凸臺(tái)，所述的出液槽為沿陰極徑向走向的直側(cè)壁階梯槽，由窄槽和寬槽兩部分組成，窄槽靠近陰極的圓心一側(cè)且不與匯液槽相貫通，寬槽靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣;寬槽的寬度大于窄槽的寬度。
[0011]所述的出液槽的兩側(cè)壁關(guān)于陰極徑向線對(duì)稱。
[0012]所述的出液槽沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽中間。
[0013]所述的出液槽的數(shù)量為12?24個(gè)，窄槽的寬度為0.2?1mm，寬槽與窄槽的寬度差為0.2?Imm0
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]1.易于加工，成本低。因?yàn)槌鲆翰酆鸵鞑劬鶠橹辈?，形狀?jiǎn)單，容易加工。
[0016]2.電解產(chǎn)物排出通暢，流場(chǎng)分布均勻。因?yàn)檠爻套枇εc路程長(zhǎng)度成正比，故在靠近陰極外緣的出液槽內(nèi)，液體與槽壁的沿程阻力最大，而寬槽可以提供更大的流動(dòng)空間，這就使得液體流動(dòng)相對(duì)較為通暢，電解產(chǎn)物才能隨著液體更加順利地排出；另一方面，外緣的電解產(chǎn)物較多，寬槽可以容納在其下對(duì)應(yīng)的更大面積的掩膜區(qū)域內(nèi)經(jīng)電解加工所產(chǎn)生的電解產(chǎn)物，這使得電解產(chǎn)物有足夠的空間排出，同時(shí)這也降低了電解產(chǎn)物堵塞出液孔及出液槽的機(jī)率，使得液體可以順利到達(dá)加工區(qū)域，從而使得流場(chǎng)分布均勻。
【附圖說(shuō)明】
[ΟΟΠ]圖1為陰極的不意圖。
[0018]圖中標(biāo)號(hào)名稱:1、出液槽;2、出液孔;3、引流槽;4、進(jìn)液孔;5、匯液槽;6、凸臺(tái)；7、
窄槽;8、寬槽。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步描述。
[0020]如圖1所示，一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽1、引流槽3、匯液槽5、進(jìn)液孔4、出液孔2和凸臺(tái)6，出液槽I為沿陰極徑向走向的直側(cè)壁階梯槽，由窄槽7和寬槽8兩部分組成，窄槽7靠近陰極的圓心一側(cè)且不與匯液槽5相貫通，寬槽8靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣，出液槽I的兩側(cè)壁關(guān)于陰極徑向線對(duì)稱。
[0021]出液槽I沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽3中間。
[0022]陰極的直徑為60mm，陰極上的出液槽I的數(shù)量為24個(gè)，出液槽I中的窄槽7的寬度為
0.5mm,長(zhǎng)度為6mm;寬槽8的寬度為I.5mm，長(zhǎng)度為13mm;匯液槽5的直徑為1mm;匯液槽5、引流槽3、出液槽I的深度均為1.5mm;進(jìn)液孔4和出液孔2的直徑均為0.5mm。匯液槽5和引流槽3之間構(gòu)成相互連通的封閉空間，且封閉空間與外界不連通；另一方面出液槽I也形成了各自獨(dú)立的與外界連通的出液通道，且出液通道與上述封閉空間不連通。電解加工時(shí)，電解液經(jīng)匯液槽5和引流槽3內(nèi)的進(jìn)液孔4進(jìn)入柔性多孔介質(zhì)內(nèi)，一部分經(jīng)由陰極上出液孔2到達(dá)出液槽I排出，一部分從柔性多孔介質(zhì)的側(cè)面直接排出，剩余部分的電解液繼續(xù)流動(dòng)滲透，參與電解加工的刻蝕反應(yīng)。由于寬槽8的面積大于窄槽7的面積，故寬槽8其下所對(duì)應(yīng)的掩膜的面積也更大，對(duì)應(yīng)的掩膜孔的數(shù)量也越多，每個(gè)掩膜孔內(nèi)發(fā)生電解蝕除反應(yīng)后產(chǎn)生一定量的電解產(chǎn)物，這樣寬槽8所對(duì)應(yīng)的電解產(chǎn)物也更多，寬槽8廣闊的流動(dòng)通道不僅給予電解液足夠的流動(dòng)空間，而且可以容納更多的電解產(chǎn)物并使之逐次排出。該陰極設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于加工，能使電解產(chǎn)物排出通暢，流場(chǎng)分布均勻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽(I)、引流槽(3)、匯液槽(5)、進(jìn)液孔(4)、出液孔(2)和凸臺(tái)(6)，其特征在于:所述的出液槽(I)為沿陰極徑向走向的直側(cè)壁階梯槽，由窄槽(7)和寬槽(8)兩部分組成，窄槽(7)靠近陰極的圓心一側(cè)且不與匯液槽(5)相貫通，寬槽(8)靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣;寬槽(8)的寬度大于窄槽(7)的寬度;所述的出液槽(I)的兩側(cè)壁關(guān)于陰極徑向線對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，其特征在于:所述的出液槽(I)沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽(3)中間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，其特征在于:所述的出液槽(I)的數(shù)量為12?24個(gè)，窄槽(7)的寬度為0.2?Imm，寬槽(8)與窄槽(7)的寬度差為0.2?1mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于極間多孔介質(zhì)填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽、引流槽、匯液槽、進(jìn)液孔、出液孔和凸臺(tái)。出液槽為沿陰極徑向走向的直側(cè)壁階梯槽，由窄槽和寬槽兩部分組成，窄槽的寬度小于寬槽的寬度，窄槽靠近陰極的圓心一側(cè)且不與匯液槽相貫通，寬槽靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣。出液槽沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽中間，出液槽的兩側(cè)壁關(guān)于陰極徑向線對(duì)稱。該陰極能使電解產(chǎn)物排出更容易，流場(chǎng)分布更均勻，進(jìn)而提高電解加工質(zhì)量。
【IPC分類】B23H3/04
【公開號(hào)】CN205200737
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520849219
【發(fā)明人】明平美, 趙晨昊, 周維海, 張曉東, 李欣潮, 陳月濤, 張艷華, 趙云龍
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日