一种无掩膜电解加工表面微织构的方法.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CN114101818A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111472103.4(22)申请日2021.12.06(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市高新技术开发区科学大道100号(72)发明人王荣贺郭亚鑫周云鹏张爱梅(51)Int.Cl.B23H3/00(2006.01)B23H3/06(2006.01)B23H11/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种无掩膜电解加工表面微织构的方法(57)摘要本发明公开了一种无掩膜电解加工表面微织构的方法，其特征在于，所述方法中的工具电极包含导电层、非导电层和微细电极，非导电层上加工有电解液分散道。该方法将工具电极与固定在工装夹具上的工件同轴安装，使工具电极与工件待加工表面留间有加工间隙；把导电层与工件分别与电解电源负极、正极连接；注入电解液并经分散道分流至加工间隙；接通电解电源，在电解液与电场的共同作用下工件待加工表面发生选择性腐蚀得到表面微织构。本发明无需掩膜制备的复杂过程，可以加工任意复杂曲面，工具电极可以重复利用，工艺简单，成本低。CN114101818ACN114101818A权利要求书1/1页1.一种无掩膜电解加工表面微织构的方法，它包括如下步骤：S1.将工件固定在工装夹具上，工具电极与工件(2)同轴安装，并且工件(2)上表面与工具电极紧密接触并保持密封；S2.将电解电源(8)的正极与工件(2)相连，负极与工具电极的导电层(4)相连接；S3.开启电解液使其通过电解液注入孔(1)进入到电解液分散道(7)并经过加工间隙(5)流入电解槽；S4.启动电解电源(8)使工具电极中的微细电极(6)和工件(2)之间通电形成电场，此时工件(2)的待加工表面在电场与电解液的共同作用下发生选择性腐蚀，进而在工件待加工表面形成具有一定微形貌的阵列，即制得表面微织构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具电极由导电层(4)、非导电层(3)和微细电极(6)组成，微细电极(6)按规律排布在非导电层(3)中并与导电层(4)连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微细电极(6)的截面可以为圆形、三角形、矩形，其材料选自不与电解液(9)发生反应的导电金属。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导电层(4)是镀在非导电层(3)上的一层厚度为0.5‑1mm的导电金属材料，其连接着微细电极阵列。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具电极包含电解液分散道(7)，电解液分散道(7)上边与电解液注入孔(1)相连，下边与加工间隙(5)相通。2CN114101818A说明书1/3页一种无掩膜电解加工表面微织构的方法技术领域[0001]本发明涉及到精密与特种加工领域，特别是涉及到一种金属表面微织构的无掩膜电解加工方法。背景技术[0002]近年来，微纳米尺度的表面微织构在减摩减阻方面的应用得到广泛研究。表面微织构是指在工件表面加工出具有一定尺寸且整齐排列的凹坑、凸起或沟槽等微结构阵列，从而使工件表面的性能有所改变，在减摩润滑、生物医学、超疏水表面等方面表现出良好的应用前景。[0003]目前表面微织构的加工方法主要有激光加工、机械加工、磨料气射流加工、电火花加工、电解加工等。电解加工凭借其加工效率高、工具电极无损耗、可成型范围广、批量加工等优势成为主流研究方法。掩膜电解加工技术通常是将光刻胶涂在工件表面或将感光蓝膜贴在工件表面再进行曝光、显影等步骤，在工件表面形成有一定图案的模板，从而使裸露部分在电解加工过程中被溶解，以形成表面微织构。但是掩膜制备过程中要经过涂胶或贴膜、曝光、显影、除胶等步骤，工艺复杂，无法重复利用，曝光机价格昂贵，生产条要求较高，综合成本太高。[0004]发明专利CN108274083A公开了一种电解加工表面微织构的方法，该方法利用光导电层和透明导电层组成阴极，通过激光照射光导电层形成一定图案的导电模板，工件表面上与导电模板对应的部分被溶解，从而实现表面微织构的的电解加工，此方法避免了涂胶、曝光、显影等复杂过程。然而该方法中表面微织构轮廓是是通过激光照射形成的，具有实时性，无法一次成型，加工效率大大降低，并且激光光束在传播过程中会受到电解液、透镜安装精度等的影响致使加工精度不稳定。[0005]因此，现有的掩膜电解加工方法和光导电材料做工具电极加工方法有一定的局限性，在实际生产中有一定困难。因此要发明一种能重复利用的不受掩膜限制的工具电极，能加工成各种与待加工表面相对应的复杂表面，来提高生产效率，降低生产成本。发明内容[0006]根据上述问题，提供了一种无掩膜电解加工表面微织构的方法。本发明采用电极、掩膜一体化工具阴电极技术，