CN105033370A - 一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法，属于特种加工技术领域。首先将导电填料均匀分散到聚合物基体中，采用模压成型方法获得导电聚合物制件，对导电聚合物制件进行表面除油和表面电镀处理，制成导电聚合物复合电极，将复合电极用于电火花加工。本发明的效果和益处是：利用导电聚合物兼具高分子材料易成型和金属材料易导电的双重属性，经电镀处理制成的复合电极具有较高的导电性和耐蚀性，可以用来电火花加工形状复杂的金属结构。
Description
技术领域
本发明属于特种加工技术领域，涉及到电火花加工技术，特别涉及到一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法。
背景技术
电火花加工技术与传统加工方法相比，具有很多独特的优点，在现代制造业中占据重要地位。在电火花加工过程中，电极材料和成形电极的制作方法对于电火花加工的质量、生产效率和加工成本尤为重要。传统的电火花加工采用的电极材料主要有紫铜、石墨、黄铜、钢、铸铁等，而成形电极的制作方法以车削、铣削和数控加工为主。紫铜作为最常用的电极材料，具有良好的导电导热性，但是机械强度低，加工性不好；石墨具有很高的熔点，宽脉冲加工时，电极损耗小，加工速度快，但是质脆易损坏；其他电极材料也因各自的缺点，应用范围受到一定的限制。采用传统加工方法制作电极，当电极几何形状较为复杂或结构尺寸微小时，制作过程就会很困难，甚至无法完成。导电聚合物具有质轻、易成型、耐蚀的特点，在太阳能电池、芯片开发等领域得到了应用，但却少见用于电火花加工成形电极的制备。如果存在一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法，通过注塑、挤出和模压等方式成型导电聚合物制件，并可根据需要通过拉伸、扭曲等方式进行二次成型，经表面电镀处理后制成复合电极，实现复杂微细结构的加工，这将推动电火花加工技术的进一步发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法，可以用来加工形状复杂的金属结构。
本发明首先将导电填料均匀分散到聚合物基体中；采用模压成型方法获得导电聚合物制件；对导电聚合物制件进行表面除油和表面电镀处理，制成导电聚合物复合电极；将复合电极用于电火花加工。
本发明提供了一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法，步骤如下：
(1)导电填料均匀分散到聚合物基体
将树脂如环氧树脂、聚醚醚酮等和对应的固化剂按照1:1的质量比混合，在20～60℃条件搅拌，搅拌时间不低于4min，形成树脂基体，再加入导电填料如镀银铜粉或碳纤维等继续搅拌，直至导电填料在树脂基体中均匀分散。
(2)模压方法制备导电聚合物制件
对带有导电填料的树脂基体进行真空脱泡，然后注入到压缩模具中，施加2～3MPa的模压压力，保压12～24h，待其完全固化后取出导电聚合物制件。
(3)导电聚合物制件的表面除油处理
将导电聚合物制件置于60～70℃的化学除油液中，用玻璃棒连续搅拌5～20min，取出制件并用去离子水清洗。
(4)导电聚合物制件表面电镀处理
在导电聚合物制件表面电镀一层金属，制成导电聚合物复合电极，以提高导电性和耐蚀性。
(5)导电聚合物复合电极用于电火花加工
以导电聚合物复合电极为工具电极，金属材料为工件进行电火花加工，得到与复合电极反形的金属结构。
本发明的效果和益处是：利用导电聚合物兼具高分子材料易成型和金属材料易导电的双重属性，经电镀处理制成的复合电极具有较高的导电性和耐蚀性，可以用来电火花加工形状复杂的金属结构。
附图说明
图1是本发明技术方案流程图。
图2是模压成型方法用的压缩模具型腔。
图3是模压成型方法制备的导电聚合物制件。
图4是电镀处理得到的导电聚合物复合电极。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
(1)分别称取3份质量环氧树脂，3份质量环氧树脂固化剂和20份质量经干燥处理的粒径为42μm的镀银铜粉，先将环氧树脂和环氧树脂固化剂在60℃恒温条件下搅拌5min，加入称量好的镀银铜粉，用高速搅拌器继续搅拌，直至镀银铜粉在环氧树脂基体中分散均匀。
(2)将混料在20MPa真空度条件下脱泡5min，然后将其注入到压缩模具中(以“DUT”字母型腔为例)，模具型腔如图2所示。施加3MPa的模压压力，固化24h后脱模，取出导电聚合物制件，如图3所示。
(3)将导电聚合物制件置于碳酸钠20～30g/L、磷酸钠30～40g/L、氢氧化钠10～20g/L和OP乳化剂2～5mL/L的混合溶液中，将溶液加热到60～70℃，用玻璃棒连续搅拌20min，除去制件表面油污，并用去离子水清洗。
(4)将导电聚合物制件置于硫酸铜180～200g/L、浓硫酸50～70g/L、氯离子10～20mg/L、添加剂适量的混合溶液中，在电流密度3A/dm2，正脉冲占空比20％，镀液温度30℃，搅拌速度300r/min，电镀时间180min的工艺条件下，在导电聚合物制件表面镀一层铜，制成导电聚合物复合电极，如图4所示。
(5)以制备的导电聚合物复合电极为工具电极，热处理后的45#钢为工件，在开路电压110V，峰值电流6A，脉冲宽度16μs，脉冲间隔64μs的工艺参数下进行电火花加工，得到与复合电极反形的金属结构。
Claims (3)
1.一种导电聚合物复合电极用于电火花加工的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)导电填料均匀分散到聚合物基体
将树脂和对应的固化剂按照质量比1:1混合，在20～60℃条件搅拌，搅拌时间不低于4min，形成树脂基体，再加入导电填料继续搅拌，直至导电填料在树脂基体中均匀分散；
(2)模压方法制备导电聚合物制件
对带有导电填料的树脂基体进行真空脱泡，然后注入到压缩模具中，施加2～3MPa的模压压力，保压12～24h，待其完全固化后取出导电聚合物制件；
(3)导电聚合物制件的表面除油处理
将导电聚合物制件置于60～70℃的化学除油液中，用玻璃棒连续搅拌5～20min，取出制件并用去离子水清洗；
(4)导电聚合物制件表面电镀处理
在导电聚合物制件表面电镀一层金属，制成导电聚合物复合电极，以提高导电性和耐蚀性；
(5)导电聚合物复合电极用于电火花加工
以导电聚合物复合电极为工具电极，金属材料为工件进行电火花加工，得到与复合电极反形的金属结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂或聚醚醚酮。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的导电填料为镀银铜粉或碳纤维。
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