CN107971589A - 一种掩膜电解加工装置 - Google Patents

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张新民
蔡锦涛
明平美
赵晨昊
闫亮
秦歌
申继文
杨文娟
李欣潮
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    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
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Abstract

本发明公开了一种掩膜电解加工装置，属于电解加工领域。该装置包括永磁块、工件阳极、掩膜、导磁泡沫金属、挂杆、周期换向平动驱动单元、电源、电解槽、电解液和电解液循环过滤单元。基于该装置，永磁块、工件阳极、掩膜和导磁泡沫金属依次紧密叠加在一起组成加工装配体置于电解槽中；工件阳极和导磁泡沫金属分别与电解加工电源的正极和负极连接。在加工的过程中，电解液通过导磁泡沫金属进入加工区域，在内部发生电化学反应，且电解产物从内部的微孔排出加工区域。此装置的压贴、液相传质效果好且电解液流向多样，从而使得加工间隙小、流场分布均匀，有利于提高加工精度。

Description

一种掩膜电解加工装置
技术领域
本发明属于电解加工领域，尤其涉及一种掩膜电解加工装置。
背景技术
掩膜电解加工是一种在工件阳极附着有含有大量镂空图形结构的电绝缘屏蔽膜（即掩膜）的特殊形式的电解加工方法。它可单面加工也可双面同时加工。加工时，工件阳极未被掩膜图形屏蔽的区域被选择性的溶解去除，从而一次性形成数量众多且形状各异的群坑或群孔结构。因此，掩膜电解加工在金属微结构阵列制造方面颇具工艺优势。现有的掩膜电解加工有电解转印加工、活动掩膜电解加工、极间充填多孔物掩膜电解加工和泡沫阴极掩膜电解加工等。活动掩膜电解加工掩膜可复用、应用灵活等特点，近年来颇受重视。然而，活动掩膜电解加工目前大都需要借助于机械力来压紧活动掩膜，因此都必需特定的夹持装置，而夹持装置的使用不可避免地会对电解液进出极间间隙、电解产物的排出和均匀流场的构建带来一定负面影响，且增加了工艺成本和操作难度。此外，现有的掩膜电解加工技术极间电解液的供给（主要有正流式冲液、反流式冲液和侧流式冲液等供液方式）基本上都是通过泵送方式实现的。这种供液方式在极间所激发的液流路径基本固定，且具有明显的方向性和流速梯度特征。这些常常也是掩膜电解加工结构尺寸不均匀的主要原因之一。
为此，有必要开发新的掩膜电解加工方法，以进一步提高掩膜电解加工精度和可实现性。
发明内容
本发明的目的是提供一种无机械装置压贴活动掩膜、无需泵送供液的掩膜电解加工装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种掩膜电解加工装置，包括电解液、电解液循环过滤单元、电解槽、电源和按先后依次顺序紧密叠加在一起的工件阳极、掩膜及导磁泡沫金属，其特征在于：它还包括周期换向平动驱动单元，外表面涂覆有耐酸碱腐蚀材料的永磁块和挂杆；所述的永磁块固定于挂杆的下端；所述的挂杆与周期换向平动驱动单元铰接且可作周期顺时针或逆时针换向平动；所述的永磁块、工件阳极、掩膜和导磁泡沫金属组合在一起并始终完全浸没于电解液中；所述的工件阳极固定于永磁块上。
所述的挂杆的平动运动轨迹为圆。
所述的电解液置于电解槽内。
所述的电解液循环过滤单元安设于电解槽上。
所述的挂杆的材料为聚丙烯。
所述的工件阳极和导磁泡沫金属分别与电源的正极和负极相连接。
本发明所述的装置工作原理如下。
工件阳极、掩膜和导磁泡沫金属依次紧密叠合在一起并与永磁块组成加工装配体。永磁块的磁力线穿透工件阳极、掩膜后达到导磁泡沫金属，便于导磁泡沫金属和永磁块之间形成磁吸作用，这样，置于导磁泡沫金属与永磁块之间的掩膜和工件便在它们的磁吸作用下相互压贴在一起。工件阳极和导磁泡沫金属分别与电源的正极和负极相连接，永磁块固定于挂杆的下端，挂杆与周期换向平动驱动单元铰接且可作周期顺时针或逆时针换向平动。在周期换向平动驱动单元的作用下，挂杆带动整个置于电解液中的加工装配体做周期换向平动且轨迹为圆，电解槽中的电解液在与加工装配体的相互作用过程中从导磁泡沫金属的大量空隙中进入加工间隙参与电化学反应，而电解产物同样因为两者间的相互作用而从导磁泡沫金属的空隙排出加工间隙。因为导磁泡沫金属空隙呈空间分布，加之平动方向周期重复更换，所以可使电解液进出和产物排出的通道众多、流向随机且流场无常，从而促进工件较均匀地溶解。挂杆的材料聚丙烯具有耐酸碱腐蚀、能够长期使用和降低成本的特点。此装置操作简单、易于实现、加工精度高。
本发明具有以下有益效果：
1、掩膜易于贴附且受力均匀，无需额外夹持装置。与一些通过机械力（都必需特定的夹持装置）来压贴掩膜相比，磁力在固定物体方面具有易于实现、力作用分布连续等特点，且对电解液的进出和电解产物排出影响较小，流场的构建较均匀，更有利得到均匀性较好的微结构阵列。
2、电解液的流向不一，电解产物易于排出，加工精度更高。由于永磁块、工件阳极、掩膜和导磁泡沫金属（组成加工装配体）在电解液中做周期换向的平动运动，电解液流向多样、梯度随机，使得流场分布更加均匀，从而获得分布更加均匀的加工尺寸，加工精度更高。
附图说明
图1是一种掩膜电解加工装置的三维示意图。
图2是加工装配体的剖面示意图。
图中标号名称：1、电解液过滤循环单元；2、电解槽；3、耐酸碱腐蚀材料；4、挂杆；5、永磁块；6、工件阳极；7、周期换向平动驱动单元；8、掩膜；9、导磁泡沫金属；10、电解液；11、电源。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明的实施作进一步描述。
如图1所示，一种掩膜电解加工装置，包括电解液10、电解液循环过滤单元1、电解槽2、电源11和按先后依次顺序紧密叠加在一起的工件阳极6、掩膜8及导磁泡沫金属9，其特征在于：还包括周期换向平动驱动单元7，外表面涂覆有耐酸碱腐蚀材料3的永磁块5和挂杆4；所述的永磁块5固定于挂杆4的下端；所述的挂杆4与周期换向平动驱动单元7铰接且可作周期顺时针或逆时针换向平动；所述的永磁块5、工件阳极6、掩膜8和导磁泡沫金属9组合在一起并始终完全浸没于电解液10中；所述的工件阳极6固定于永磁块5上。
挂杆4的平动运动轨迹为圆，平动换向周期设为2min(即顺时针1min，逆时针1min)。
电解液10置于电解槽2内且电解液10为10%NaNO3。
电解液循环过滤单元1安设于电解槽2上。
挂杆4的材料为聚丙烯。
工件阳极6和导磁泡沫金属9分别与电源11的正极和负极相连接，工件阳极6的材料为SUS304不锈钢，厚度为1mm；导磁泡沫金属9为泡沫铁。
永磁块5为钕铁硼磁体，涂敷耐酸碱腐蚀材料3为环氧树脂。
本发明工作时，打开电解电源11并启动周期换向平动驱动单元7，在挂杆4的带动下使加工装配体（由永磁块5、工件阳极6、掩膜8和导磁泡沫金属9组成）作平动运动，电解槽2中的电解液10在与加工装配体的相互作用过程中从导磁泡沫金属9的大量空隙中进入加工间隙参与电化学反应，而电解产物同样因为两者间的相互作用而从导磁泡沫金属9的空隙中被排出。当达到加工要求时，断开电源11即可。

Claims (6)

1.一种掩膜电解加工装置，包括电解液（10）、电解液循环过滤单元（1）、电解槽（2）、电源（11）和按先后依次顺序紧密叠加在一起的工件阳极（6）、掩膜（8）及导磁泡沫金属（9），其特征在于：它还包括周期换向平动驱动单元（7），外表面涂覆有耐酸碱腐蚀材料(3)的永磁块（5）和挂杆（4）；所述的永磁块（5）固定于挂杆（4）的下端；所述的挂杆（4）与周期换向平动驱动单元（7）铰接且可作周期顺时针或逆时针换向平动；所述的永磁块（5）、工件阳极（6）、掩膜（8）和导磁泡沫金属（9）组合在一起并始终完全浸没于电解液（10）中；所述的工件阳极（6）固定于永磁块（5）上。
2.根据权利要求1所述的一种掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的挂杆（4）的平动运动轨迹为圆。
3.根据权利要求1所述的一种掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的电解液（10）置于电解槽（2）内。
4.根据权利要求1所述的一种掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的电解液循环过滤单元（1）安设于电解槽（2）上。
5.根据权利要求1所述的一种掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的挂杆（4）的材料为聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种掩膜电解加工装置，其特征在于：所述的工件阳极（6）和导磁泡沫金属（9）分别与电源（11）的正极和负极相连接。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070131563A1 (en) * 2003-04-14 2007-06-14 Asm Nutool, Inc. Means to improve center to edge uniformity of electrochemical mechanical processing of workpiece surface
WO2010114358A1 (en) * 2009-03-30 2010-10-07 Stork Veco B.V. Method for producing an ecm tool and use thereof as a cathode in electrochemical machining of a workpiece
CN204867692U (zh) * 2015-05-26 2015-12-16 河南理工大学 一种用于掩膜电解加工的恒力机构
CN106064261A (zh) * 2016-06-12 2016-11-02 南京航空航天大学 基于磁性pdms掩模的微坑阵列电解加工的系统与方法
CN106312206A (zh) * 2016-09-29 2017-01-11 河南理工大学 一种活动掩膜电解加工装置与方法
CN106312207A (zh) * 2016-09-26 2017-01-11 南京航空航天大学 采用多孔金属工具阴极微细电解加工阵列微坑的方法
CN207735720U (zh) * 2018-01-09 2018-08-17 河南理工大学 一种用于磁力吸附阴极的掩膜电解加工装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070131563A1 (en) * 2003-04-14 2007-06-14 Asm Nutool, Inc. Means to improve center to edge uniformity of electrochemical mechanical processing of workpiece surface
WO2010114358A1 (en) * 2009-03-30 2010-10-07 Stork Veco B.V. Method for producing an ecm tool and use thereof as a cathode in electrochemical machining of a workpiece
CN204867692U (zh) * 2015-05-26 2015-12-16 河南理工大学 一种用于掩膜电解加工的恒力机构
CN106064261A (zh) * 2016-06-12 2016-11-02 南京航空航天大学 基于磁性pdms掩模的微坑阵列电解加工的系统与方法
CN106312207A (zh) * 2016-09-26 2017-01-11 南京航空航天大学 采用多孔金属工具阴极微细电解加工阵列微坑的方法
CN106312206A (zh) * 2016-09-29 2017-01-11 河南理工大学 一种活动掩膜电解加工装置与方法
CN207735720U (zh) * 2018-01-09 2018-08-17 河南理工大学 一种用于磁力吸附阴极的掩膜电解加工装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵晨昊等: "磁场辅助泡沫阴极掩膜电解加工微坑阵列试验研究", 《第17届全国特种加工学术会议论文集（摘要）》 *

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