具有表面疏水结构的工具电极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114131125A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111443964.X(22)申请日2021.11.30(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人佟浩刘国栋李勇(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人赵丽婷(51)Int.Cl.B23H1/04(2006.01)B23H3/04(2006.01)C25D5/02(2006.01)C25D3/38(2006.01)C25D5/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称具有表面疏水结构的工具电极及其制备方法(57)摘要本申请涉及特种加工技术领域，特别涉及一种具有表面疏水结构的工具电极及其制备方法，其中，工具电极由电极基体和设置于电极基体侧壁面上的阵列球坑微结构组成，阵列球坑微结构具有呈六边形排布的多个球坑。利用阵列球坑结构作为表面疏水结构，在电极的表面形成作为侧壁绝缘层的驻留气膜，可在电解加工或放电辅助化学加工中起到侧壁绝缘和稳定加工过程的作用。本申请的实施例可以解决由于微细圆柱状电极表面曲率变化引起的阵列微结构连续性差、分布不均难题，提高具有表面疏水结构的工具电极的使用性能。CN114131125ACN114131125A权利要求书1/2页1.一种具有表面疏水结构的工具电极，其特征在于，所述工具电极由电极基体和设置于所述电极基体侧壁面上的阵列球坑微结构组成；所述电极基体为圆柱体状，材料为铜或镍；所述阵列球坑微结构具有呈六边形排布的多个球坑，所述球坑的材料为铜或镍，利用所述阵列球坑结构作为表面疏水结构，在所述电极的表面形成作为侧壁绝缘层的驻留气膜。2.根据权利要求1所述的具有表面疏水结构的工具电极，其特征在于，所述球坑的半径在0.5μm–10μm范围内。3.根据权利要求1所述的具有表面疏水结构的工具电极，其特征在于，所述球坑入口切线与水平之间的夹角在60°–65°范围内。4.一种具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，工具电极为如权利要求1‑3任一项所述的具有表面疏水结构的工具电极，其中，制备方法包括以下步骤：S1，将去离子水滴在提供的基底上，形成水膜；S2，吸取微球‑水‑乙醇悬浮液，并沿所述基底的边缘注入，使得所述悬浮液向所述水膜中扩散，形成自组装的单层模板；S3，将金属棒斜插入所述单层模板的下方，并将所述单层模板从水面中捞起，并旋转360°，使所述单层模板均匀附着在所述金属棒的表面上，且对所述金属棒进行烘干；S4，将覆盖有所述单层模板的金属棒作为阳极进行电化学沉积铜，在预设沉积时间后，使沉积的金属充满所述单层模板的微球间隙，并在形成预设高度后进行烘干；S5，浸泡所述金属棒，并化学去除微球，且冲洗后进行烘干，用砂纸打磨所述金属棒的端面，得到所述工具电极。5.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述基底为玻璃片，所述基底通过表面活性剂浸泡处理，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠，浓度在5％–20％范围内，浸泡时间在12h‑48h范围内。6.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在所述S1中，滴加的所述去离子水的体积为L，单位为μL，在0.4S–1.0S范围内，其中，S为所述基底的面积，单位为mm2。7.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述微球‑水‑乙醇悬浮液为单分散的聚苯乙烯微球、去离子水和乙醇的混合物，其中所述聚苯乙烯微球的直径在0.5μm‑10μm范围内，所述聚苯乙烯微球的质量分数在0.5wt％‑2wt％范围内，所述去离子水和所述乙醇的比例为0.5–2。8.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在所述S2中，注入所述水膜中的微球‑水‑乙醇悬浮液的体积为l，单位为μL，在0.04S–0.1S范围内，其中，S为所述基底的面积，单位为mm2。9.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在所述S4中，采用覆盖有单层模板的金属棒作为阳极，在电解池中进行电化学沉积，采用的电解液为硫酸铜或硫酸镍，其浓度在0.05mol/L–0.5mol/L范围内，沉积层的厚度由沉积时间控制。10.根据权利要求4所述的具有表面疏水结构的工具电极的制备方法，其特征在于，在2CN114131125A权利要求书2/2页所述S5中，去除聚苯乙烯微球采用的化学试剂为四氢呋喃，浸泡时间为1‑4h。3CN114131125A说明书1/8页具有表面疏水结构的工具电极及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及特种加工技术领域，特别涉及