CN106312206A - 一种活动掩膜电解加工装置与方法 - Google Patents

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    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte

Abstract

本发明公开了一种活动掩膜电解加工装置与方法，属于电解加工领域。该装置包括设有进液孔的压板、金属多孔介质、掩膜、工件阳极和电解加工电源。基于该装置，金属多孔介质置于压板和掩膜之间并紧密贴合于工件阳极上且对压板施压并固定好；金属多孔介质和工件阳极分别与电解加工电源的负极和正极连接；从压板上的进液孔向金属多孔介质中泵入电解液并从金属多孔介质四周流出。接通电解加工电源开始电解加工。当达到加工要求后断开电源，停止供液。本发明使用具有更好抗压性、传力特性和渗流特性的金属多孔介质不仅极间传质顺畅，流场分布均匀，加工尺寸分布均匀性好，而且使得加工间隙相比常规掩膜电解加工得到大幅度减小，从而提高加工精度和效率。

Description

一种活动掩膜电解加工装置与方法
技术领域
本发明属于电解加工领域，尤其涉及一种活动掩膜电解加工装置与方法。
背景技术
随着工业产品的精密化和微细化，在零件中出现了大量形状各异的微细结构，其中金属表面微结构占很大的比例，在工业中有着广泛的应用。目前金属表面微结构的加工方法主要有机械加工、电火花加工、激光加工、超声加工、电子束加工、电解加工等。其中，电解加工因具有一些独特的工艺优势而更有发展优势。掩膜电解加工是电解加工的一种重要应用形式，它集成了光刻技术和电解加工的工艺过程，并继承了上述两者各自的工艺优点。为此，掩膜电解加工至今仍是制备金属表面微细结构的主流技术之一。常规掩膜电解加工通常涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等一系列繁杂的操作步骤来制备掩膜，而且制备的掩膜是粘结于工件表面上的，不可复用，加工后必须破坏去掉。因此，常规掩膜电解加工工艺成本高、工艺质量控制难度大，加之现有的技术手段极难在曲面上光刻成形精细图形结构，使得它的工业应用受到一定的限制。
对此，人们开发出了活动掩膜电解加工。利用活动掩膜电解加工精细结构时，掩膜不是粘结而是无粘贴合于工件表面上的，且可反复使用。这大大提高了工艺操作的简便性并降低了工艺成本，还很大程度上改善了掩膜电解加工在非平面体上加工的适应性。这其中，柔性活动掩膜在曲面上的紧密贴合是关键，也是难点。因为它直接决定着工艺的可行性和质量。
为解决活动掩膜的贴合问题，申请号为201520261132.X、201510205346.X等专利提出了极间柔性多孔物充填型活动掩膜电解加工法。该法的主要特征是：把具有很好渗流特性的电绝缘柔性多孔物填充于阴阳极间，并充当传力层把外部压力传递给活动掩膜，进而对活动掩膜进行压贴。该方法尽管较好地解决了活动掩膜的贴合问题，但因为柔性多孔物易受外力作用而被压实，进而影响极间物质传输的顺畅性和流场分布的均匀性，导致工艺质量不高。因此，有必要进一步改进活动掩膜的压贴方式，以使活动掩膜电解加工的工艺能力得到最大限度的展现。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种具有活动掩膜易于贴合、加工间隙小、极间传质环境好等特性的活动掩膜电解加工装置与方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种活动掩膜电解加工装置，它包括设有进液孔的压板、掩膜、工件阳极和电解加工电源，其特征在于：它还包括金属多孔介质；所述的金属多孔介质含有大量相互连通的微孔；所述的金属多孔介质置于压板和掩膜之间，并分别与压板和掩膜紧密贴合；所述的金属多孔介质和工件阳极分别与电解加工电源的负极和正极连接。
所述的金属多孔介质为片状，其厚度为0.15-2mm。
所述的金属多孔介质的孔隙率为90%-98%，孔径为5-200μm。
一种活动掩膜电解加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1. 把掩膜紧密贴合于工件阳极上，再把金属多孔介质贴合于掩膜上，最后把压板贴合于金属多孔介质上；
S2. 把金属多孔介质与电解加工电源的负极相连接，工件阳极与电解加工电源的正极相连接；
S3. 在压板上施加一个竖直向下的压力，压力大小为3-20N；
S4. 从压板上的进液孔向金属多孔介质中泵入电解液，电解液流经金属多孔介质后从金属多孔介质的四周侧边流出；
S5. 接通电解加工电源，开始进行电解加工；
S6. 当达到加工要求后，断开电解加工电源，停止供液，完成加工。
本发明的工作原理和过程如下。
把掩膜紧密贴合于工件阳极上，再把金属多孔介质贴合于掩膜上，最后把压板贴合于金属多孔介质上。在压板上施加一定大小的竖直向下的压力后，掩膜就能借助金属多孔介质的传力作用紧密地贴合于工件阳极上。而且，因为金属多孔介质具有易弯曲和易变形特性，按照上述方式，活动掩膜也能在曲面阳极工件上获得很好的贴合效果。把金属多孔介质与电解加工电源的负极相连接，工件阳极与电解加工电源的正极相连接。从压板上的进液孔向金属多孔介质中泵入电解液后，电解液流经金属多孔介质后最后从金属多孔介质的四周侧边流出。在这过程中，必然有一部分电解液在压力的作用下通过金属多孔介质内部的相互连通的微孔后经掩膜上的通孔而达到工件阳极的被加工区域。当接通电解加工电源后，被加工区的金属在电场和流场的共同作用下被溶解蚀除；电解加工的产物则经金属多孔介质相互连通的微孔从金属多孔介质的四周排出。由于金属多孔介质在充当传力介质的同时，也是阴极，使得加工间隙相比常规掩膜电解加工得到大幅度的减小，从而有利于提高加工精度和加工效率。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、极间传质更顺畅，流场分布更均匀，加工尺寸分布均匀性更好。与柔性非金属多孔物相比，金属多孔介质具有更好的抗压性（受外部压力的影响小）和传力特性，且渗流特性更好，所以，此种情况下，极间传质更顺畅，而且流场分布更均匀，进而有利于获得尺寸分布均匀性更好的微结构阵列。
2、加工精度和加工效率更高。由于金属多孔介质在充当传力介质的同时，也是阴极，使得加工间隙相比常规掩膜电解加工得到大幅度的减小，从而有利于提高加工精度和加工效率。
附图说明
图1为本发明的二维剖视图。
图中标号名称：1、压板；2、金属多孔介质；3、掩膜；4、工件阳极；5、进液孔；6、微孔；7、电解加工电源。
具体实施方式
下面结合附图1对发明的实施作进一步描述。
一种活动掩膜电解加工装置，它包括设有进液孔5的压板1、掩膜3、工件阳极4和电解加工电源7，其特征在于：它还包括金属多孔介质2；所述的金属多孔介质2含有大量相互连通的微孔6；所述的金属多孔介质2置于压板1和掩膜3之间，并分别与压板1和掩膜3紧密贴合；所述的金属多孔介质2和工件阳极4分别与电解加工电源7的负极和正极连接。
金属多孔介质2的材料为泡沫铜。
金属多孔介质2为片状，其厚度为1mm。
金属多孔介质2的孔隙率为95%，孔径为80-100μm。
一种活动掩膜电解加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1. 把掩膜3紧密贴合于工件阳极4上，再把金属多孔介质2贴合于掩膜3上，最后把压板1贴合于金属多孔介质2上；
S2. 把金属多孔介质2与电解加工电源7的负极相连接，工件阳极4与电解加工电源7的正极相连接；
S3. 在压板1上施加一个竖直向下的压力，压力大小为10N；
S4. 从压板1上的进液孔5向金属多孔介质2中泵入质量分数为20%的NaNO3电解液，电解液流经金属多孔介质2后从金属多孔介质2的四周侧边流出；
S5. 接通电解加工电源7，开始进行电解加工；
S6. 当达到加工要求后，断开电解加工电源7，停止供液，完成加工。

Claims (4)

1.一种活动掩膜电解加工装置，它包括设有进液孔（5）的压板（1）、掩膜（3）、工件阳极（4）和电解加工电源（7），其特征在于：它还包括金属多孔介质（2）；所述的金属多孔介质（2）含有大量相互连通的微孔（6）；所述的金属多孔介质（2）置于压板（1）和掩膜（3）之间，并分别与压板（1）和掩膜（3）紧密贴合；所述的金属多孔介质（2）和工件阳极（4）分别与电解加工电源（7）的负极和正极连接。
2.根据权利要求1所述的一种活动掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的金属多孔介质（2）为片状，其厚度为0.15-2mm。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种活动掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的金属多孔介质（2）的孔隙率为90%-98%，孔径为5-200μm。
4.一种活动掩膜电解加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1. 把掩膜（3）紧密贴合于工件阳极（4）上，再把金属多孔介质（2）贴合于掩膜（3）上，最后把压板（1）贴合于金属多孔介质（2）上；
S2. 把金属多孔介质（2）与电解加工电源（7）的负极相连接，工件阳极（4）与电解加工电源（7）的正极相连接；
S3. 在压板（1）上施加一个竖直向下的压力，压力大小为3-20N；
S4. 从压板（1）的进液孔（5）向金属多孔介质（2）中泵入电解液，电解液流经金属多孔介质（2）后从金属多孔介质（2）的四周侧边流出；
S5. 接通电解加工电源（7），开始进行电解加工；
S6. 当达到加工要求后，断开电解加工电源（7），停止供液，完成加工。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107199379A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 南京航空航天大学 基于双层模板的微坑阵列电解系统与方法及模板制备方法
CN107971589A (zh) * 2018-01-09 2018-05-01 河南理工大学 一种掩膜电解加工装置
CN108436205A (zh) * 2018-03-07 2018-08-24 大连海事大学 一种电解加工气缸套表面微织构的装置及方法
CN109259795A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 三星电子株式会社 接合中间件和集成电路芯片的方法及用该法的超声波探头
CN110434414A (zh) * 2019-07-10 2019-11-12 广东工业大学 一种双脉冲变极性同步电解的系统与方法
CN110449673A (zh) * 2019-07-25 2019-11-15 河南理工大学 一种带式活动掩膜电解加工微织构技术及装置
CN110695472A (zh) * 2019-10-22 2020-01-17 安徽工业大学 活动模板电解磨削复合加工工具阴极及方法
CN111283281A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 大连理工大学 一种用于轴的狭窄环槽端面掩膜电解加工的装置及方法
CN113084279A (zh) * 2021-03-12 2021-07-09 河南航天液压气动技术有限公司 一种浮动轴套表面高精度微细电解加工装置及其加工方法
CN114453689A (zh) * 2022-02-15 2022-05-10 南京工业大学 一种用于掩膜电解加工的柱塞式冲液加工装置
CN114686961A (zh) * 2022-04-21 2022-07-01 河南理工大学 一种电铸成型、打孔一体化的多孔铜箔制造系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753890A (en) * 1968-07-17 1973-08-21 Koppern & Co Kg Multiple tool for electrochemical machining or forming
CN103769700A (zh) * 2014-01-14 2014-05-07 南通大学 高电位惰性金属模板表面织构电解加工方法
CN103878453A (zh) * 2014-01-07 2014-06-25 江南大学 可内冲液式电火花加工多孔质成型电极
CN204018900U (zh) * 2014-05-20 2014-12-17 江南大学 一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置
CN204565360U (zh) * 2015-04-28 2015-08-19 河南理工大学 一种用于掩膜电解加工的导液装置
CN105921831A (zh) * 2016-01-15 2016-09-07 河南理工大学 一种用于圆柱面掩膜电解加工的装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753890A (en) * 1968-07-17 1973-08-21 Koppern & Co Kg Multiple tool for electrochemical machining or forming
CN103878453A (zh) * 2014-01-07 2014-06-25 江南大学 可内冲液式电火花加工多孔质成型电极
CN103769700A (zh) * 2014-01-14 2014-05-07 南通大学 高电位惰性金属模板表面织构电解加工方法
CN204018900U (zh) * 2014-05-20 2014-12-17 江南大学 一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置
CN204565360U (zh) * 2015-04-28 2015-08-19 河南理工大学 一种用于掩膜电解加工的导液装置
CN105921831A (zh) * 2016-01-15 2016-09-07 河南理工大学 一种用于圆柱面掩膜电解加工的装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107199379A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 南京航空航天大学 基于双层模板的微坑阵列电解系统与方法及模板制备方法
US11631798B2 (en) 2017-07-18 2023-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Bonding interposer and integrated circuit chip, and ultrasound probe using the same
CN109259795A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 三星电子株式会社 接合中间件和集成电路芯片的方法及用该法的超声波探头
CN107971589A (zh) * 2018-01-09 2018-05-01 河南理工大学 一种掩膜电解加工装置
CN108436205A (zh) * 2018-03-07 2018-08-24 大连海事大学 一种电解加工气缸套表面微织构的装置及方法
CN108436205B (zh) * 2018-03-07 2019-09-17 大连海事大学 一种电解加工气缸套表面微织构的装置及方法
CN110434414A (zh) * 2019-07-10 2019-11-12 广东工业大学 一种双脉冲变极性同步电解的系统与方法
CN110434414B (zh) * 2019-07-10 2020-10-09 广东工业大学 一种双脉冲变极性同步电解的系统与方法
CN110449673A (zh) * 2019-07-25 2019-11-15 河南理工大学 一种带式活动掩膜电解加工微织构技术及装置
CN110695472A (zh) * 2019-10-22 2020-01-17 安徽工业大学 活动模板电解磨削复合加工工具阴极及方法
CN111283281A (zh) * 2020-04-03 2020-06-16 大连理工大学 一种用于轴的狭窄环槽端面掩膜电解加工的装置及方法
CN111283281B (zh) * 2020-04-03 2021-05-28 大连理工大学 一种用于轴的狭窄环槽端面掩膜电解加工的装置及方法
CN113084279A (zh) * 2021-03-12 2021-07-09 河南航天液压气动技术有限公司 一种浮动轴套表面高精度微细电解加工装置及其加工方法
CN114453689A (zh) * 2022-02-15 2022-05-10 南京工业大学 一种用于掩膜电解加工的柱塞式冲液加工装置
CN114686961A (zh) * 2022-04-21 2022-07-01 河南理工大学 一种电铸成型、打孔一体化的多孔铜箔制造系统及方法
CN114686961B (zh) * 2022-04-21 2023-06-02 河南理工大学 一种电铸成型、打孔一体化的多孔铜箔制造系统及方法

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