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制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)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)明專利技術(shù)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)。

Device for electrolytic processing planar array deep micro groove and electrolytic machining method

The invention discloses a device for machining plane array micro groove and electrolytic processing method, including: a substrate, and the mask on the substrate; the mask is arranged inside a plurality of hollow channel structure extension setting direction; the channel structure is provided with a hollow needle electrode. The device provided by the invention of the mask is provided with a plurality of hollow internal flow structure, flow field and electric field can be discrete, the formation of independent processing zone, and has the hollow needle electrode channel structure, control the up and down movement of the needle electrode array, using the electrochemical machining method of deep micro groove on the surface of the workpiece processing and has a small entrance, high aspect ratio, high processing efficiency, simple process, characteristics of the mask can be used repeatedly.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
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
本專利技術(shù)涉及電解/電化學(xué)加工
，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。
技術(shù)介紹
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(ProtonExchangeMembraneFuelCell，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(duì)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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)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，本專利技術(shù)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，在本專利技術(shù)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，在本專利技術(shù)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，在本專利技術(shù)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(duì)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，在本專利技術(shù)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，在本專利技術(shù)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。優(yōu)選地，在本專利技術(shù)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：水泵，水槽和夾具；所述水泵的一端與所述水槽連接，所述水泵的另一端與所述夾具的入液口連接；所述夾具的入液口與所述掩模板連接，所述夾具的出液口與所述水槽連接。優(yōu)選地，在本專利技術(shù)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，所述針電極的直徑小于所述鏤空流道結(jié)構(gòu)的寬度和高度。本專利技術(shù)實(shí)施例還提供了一種平面陣列深微溝槽的電解加工方法，包括：在水泵的作用下將電解液從水槽中抽出；所述電解液流入夾具的入液口后，流入掩模板內(nèi)部設(shè)置的多條沿設(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；所述電解液從所述夾具的出液口流回所述水槽。優(yōu)選地，在本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述電解加工方法中，所述鏤空流道結(jié)構(gòu)的圖形通過3D打印工藝或微銑削工藝形成。本專利技術(shù)所提供的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。由于本專利技術(shù)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)。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的具有鏤空流道結(jié)構(gòu)的掩模板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的具有控制部件的加工區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為未設(shè)置有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝5s時(shí)電解液電流密度模云圖；圖4b為設(shè)置有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝5s時(shí)電解液電流密度模云圖；圖5a為未有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝1-5s時(shí)電解液電流密度模變化趨勢圖；圖5b為有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝1-5s時(shí)電解液電流密度模變化趨勢圖；圖6a為未有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝1-5s時(shí)微溝槽槽口形貌的演變趨勢圖；圖6b為有鏤空流道結(jié)構(gòu)加工時(shí)間t＝1-5s時(shí)微溝槽槽口形貌的演變趨勢圖；圖7為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的平面陣列深微溝槽的電解加工方法流程圖。具體實(shí)施方式為了使本
的人員更好地理解本專利技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。其中，附圖中各結(jié)構(gòu)的大小和形狀不反映用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置的真實(shí)比例，目的只是示意說明本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
。本專利技術(shù)提供一種用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，如圖1所示，包括：襯底1，以及位于襯底1上的掩模板2；掩模板2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3。需要說明的是，如圖1所示，本專利技術(shù)提供的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置中，除了包括襯底1、掩模板2和針電極3，一般還可以包括：腔體4，襯底1、掩模板2和針電極3均位于該腔體4內(nèi)，掩模板2上設(shè)置有保護(hù)層5(或上襯底)，工件6嵌在襯底1上，且工件6的上表面與掩模板2的底面貼合，通過掩模板2的鏤空流道結(jié)構(gòu)使工件6的加工區(qū)裸露，非加工區(qū)被屏蔽，而針電極3分布在各鏤空流道結(jié)構(gòu)中，形成獨(dú)立的加工區(qū)。在本專利技術(shù)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，由于掩模板內(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)，又由于各鏤空流道結(jié)構(gòu)中具有針電極，使用針電極同步加工，利用電解加工方法可以在工件表面加本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
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；其特征在于，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。

【技術(shù)特征摘要】
1.一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；其特征在于，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。2.如權(quán)利要求1所述的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，其特征在于，各所述針電極等間距且相互平行。3.如權(quán)利要求2所述的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，其特征在于，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。4.如權(quán)利要求3所述的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，其特征在于，所述控制部件包括相對(duì)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。5.如權(quán)利要求4所述的用于電解加工平面陣列深微溝槽的裝置，其特征在于，所述第一擋板、第二擋板和電極套的材料均為導(dǎo)電材料。6.如權(quán)利要求5所述的用于電解加工...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅紅平，詹順達(dá)，吳明，郭鐘寧，劉桂賢，張永俊，彭浩宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44