CN108526735A - 一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微流量控制装置多层孔板多通道气体节流组件的制造方法，包括如下步骤：采用光刻的方法对孔板进行刻蚀；对孔板进行微孔激光加工；将激光加工后的孔板和盖板进行扩散焊接形成多层孔板多通道气体节流组件。本发明通过刻蚀孔板、激光加工、扩散焊，发挥了多种特殊加工工艺的优势，解决了传统气体微流量控制组件易堵塞的问题，提高了气体微流量控制组件的精度，弥补了传统气体微流量控制组件精度低的缺陷；通过加压扩散焊接孔板和盖板，实现了多层孔板多通道气体微流量控制组件的可靠连接及密封，克服了传统气体微流量控制组件可靠性差的难题。

Description

一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种气体微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，尤其适用于航天器电推进贮供系统气体介质的微流量控制，属于航天器空间推进技术领域。
背景技术
气体微流量控制组件通常用于电推进卫星系统推进剂的额定流量精确控制，微流量控制组件是其核心部件，其可靠性能直接影响电推进器的使用寿命。
气体微流量控制组件通常采用“迷宫”型流体通道，是一种由微米尺度、槽构成的多层立体结构，孔和槽的数量、尺寸根据所控制流量等级不同而变化，最小的流量等级0.1mg/s，最大可达10mg/s，孔和槽的数量达到数百个。在如此小的空间中，构造大量有较高精度要求的结构非常困难，常规的工艺方法无法满足要求。
此外，在形成复杂的“迷宫”流体通道后，为了使工作介质按照设计意图沿既定路径流动，必须对通道进行封闭。封闭过程既要保证可靠，不能出现“串气”或“泄漏”，也不能影响通道的尺寸，导致工作点偏离或“堵塞”。因此，常规的焊接方法已无法满足如此大面积板材的高精度、高可靠密封要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，通过刻蚀孔板，发挥了多种特殊加工工艺的优势，解决了传统气体微流量控制组件易堵塞的问题，提高了气体微流量控制组件的精度，弥补了传统气体微流量控制组件精度低的缺陷；通过加压扩散焊接孔板和盖板，实现了气体微流量控制组件的可靠连接及密封，克服了传统气体微流量控制组件可靠性差的难题。
本发明的技术解决方案是：
一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，包括如下步骤：
第一步：采用光刻的方法对孔板双面进行刻蚀；
第二步：对光刻后的孔板进行阵列微孔激光加工；
第三步：将激光加工后的孔板和研磨后的盖板加压扩散焊接。
在上述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法中，所述孔板和盖板的形状均为圆形，孔板两侧非对称分布有凹槽和盲孔，盖板中部设有一个通孔。
在上述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法中，所述第一步中，包括如下步骤：
步骤1.1，对孔板进行刷板处理并涂覆抗蚀层，进行第一次成像；
步骤1.2，第一次成像显影后，对孔板进行第一次修正，待修板墨干燥后，对孔板进行第一次刻蚀，在刻蚀设备中加入腐蚀液，对孔板两侧非对称分布的凹槽和盲孔同时进行刻蚀；
步骤1.3，对第一次刻蚀后的孔板进行第二次成像；
步骤1.4，第二次成像显影后，对第一次刻蚀后的孔板进行修正，待修板墨干燥后，对第一次刻蚀后的孔板进行第二次刻蚀，在刻蚀设备中对第一次刻蚀后的孔板外圆进行全刻蚀；
步骤1.5，对第二次刻蚀后的孔板进行去膜处理。
在上述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法中，所述第二步中，包括如下步骤：
步骤2.1，将光刻后的孔板安装在加工平台上，激光找正待加工微孔的中心；
步骤2.2，利用飞秒激光旋转切除法连续扫描加工区域，微孔成型；
步骤2.3，微孔尺寸显微系统在线检测；
步骤2.4，将激光加工后的孔板清洗并包装。
在上述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法中，所述第三步中，包括如下步骤：
步骤3.1，将激光加工后的孔板和盖板装配并放置在真空炉中，使激光加工后的孔板和研磨后的盖板外圆重合；
步骤3.2，焊接压头调平处理后，开始焊接，抽真空、炉内加热、压头加压、温度保持；
步骤3.3，扩散焊接后，炉冷至室温，即得到所述微流量控制装置多层孔板多通道节流组件。
在上述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法中，所述孔板的数量不少于2个，孔板采用不锈钢材料。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明通过刻蚀孔板，发挥了多种特殊加工工艺的优势，解决了传统气体微流量控制组件易堵塞的问题，提高了气体微流量控制组件的精度，弥补了传统气体微流量控制组件精度低的缺陷。
2、本发明通过加压扩散焊接孔板和盖板，实现了气体微流量控制组件的可靠连接及密封，克服了传统气体微流量控制组件可靠性差的难题。
3、本发明步骤精简、方式多样、易于实施，并不涉及图像处理等复杂技术，具有广阔的应用前景。
4、本发明逻辑通顺、思路清晰、设计合理，本领域技术人员按照本发明的步骤进行实验，能够快速制造出微流量控制装置组件。
5、本发明的制造过程安全可靠，适用范围较广，减轻了工作人员的操作负担。
附图说明
图1为本发明流程图
图2为本发明结构图
图3为孔板的结构图
图4为盖板的结构图
其中：1孔板；2盖板；101 81型孔板；
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～2所示，一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，包括如下步骤：
第一步：采用光刻的方法对孔板1双面进行刻蚀；
第二步：对光刻后的孔板1进行阵列微孔激光加工；
第三步：将激光加工后的孔板1和盖板2真空加压扩散焊接。
优选的，孔板1和盖板2的形状均为圆形，孔板1两侧非对称分布有凹槽和盲孔，盖板2中部设有一个通孔。
优选的，第一步中，包括如下步骤：
步骤1.1，对孔板1进行刷板处理并涂覆抗蚀层，进行第一次成像；
步骤1.2，第一次成像显影后，对孔板1进行第一次修正，待修板墨干燥后，对孔板1进行第一次刻蚀，在刻蚀设备中加入腐蚀液，对孔板1两侧非对称分布的凹槽和盲孔同时进行刻蚀；
步骤1.3，对第一次刻蚀后的孔板1进行第二次成像；
步骤1.4，第二次成像显影后，对第一次刻蚀后的孔板1进行修正，待修板墨干燥后，对第一次刻蚀后的孔板1进行第二次刻蚀，在刻蚀设备中对第一次刻蚀后的孔板1外圆进行全刻蚀；
步骤1.5，对第二次刻蚀后的孔板1进行去膜处理。
优选的，第二步中，包括如下步骤：
步骤2.1，将光刻后的孔板1安装在加工平台上，激光找正待加工微孔的中心；
步骤2.2，利用飞秒激光旋转切除法连续扫描加工区域，微孔成型；
步骤2.3，微孔尺寸在线检测；
步骤2.4，将激光加工后的孔板1清洗并包装。
优选的，第三步中，包括如下步骤：
步骤3.1，将激光加工后的孔板1和盖板2装配并放置在真空炉中，使激光加工后的孔板1和盖板2外圆重合；
步骤3.2，焊接压头调平处理后，开始焊接，抽真空、炉内加热、压头加压、温度保持；
步骤3.3，扩散焊接后，炉冷至室温，即得到所述微流量控制装置多层孔板多通道节流组件。
优选的，孔板1的数量设为不少于2个，孔板1采用不锈钢材料。
如图3所示，优选的，孔板1采用81型孔板101，81型孔板101侧面的凹槽数量为23个，81型孔板101侧面的盲孔数量为46个；所述81型孔板101上，除中间盲孔外，其它盲孔上均设有一个Ф50μm的通孔。
如图4所示，优选的，盖板2采用06Cr19Ni10不锈钢材料。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：采用光刻的方法对孔板(1)双面进行刻蚀；
第二步：对光刻后的孔板(1)进行阵列微孔激光加工；
第三步：将激光加工后的孔板(1)和盖板(2)真空加压扩散焊接。
2.根据权利要求1所述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：所述孔板(1)和盖板(2)的形状均为圆形，孔板(1)两侧非对称分布有凹槽和盲孔，盖板(2)中部设有一个通孔。
3.根据权利要求1所述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：所述第一步中，包括如下步骤：
步骤1.1，对孔板(1)进行刷板处理并涂覆抗蚀层，进行第一次成像；
步骤1.2，第一次成像显影后，对孔板(1)进行第一次修正，待修板墨干燥后，对孔板(1)进行第一次刻蚀，在刻蚀设备中加入腐蚀液，对孔板(1)两侧非对称分布的凹槽和盲孔同时进行刻蚀；
步骤1.3，对第一次刻蚀后的孔板(1)进行第二次成像；
步骤1.4，第二次成像显影后，对第一次刻蚀后的孔板(1)进行修正，待修板墨干燥后，对第一次刻蚀后的孔板(1)进行第二次刻蚀，在刻蚀设备中对第一次刻蚀后的孔板(1)外圆进行全刻蚀；
步骤1.5，对第二次刻蚀后的孔板(1)进行去膜处理。
4.根据权利要求1所述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：所述第二步中，包括如下步骤：
步骤2.1，将光刻后的孔板(1)安装在加工平台上，激光找正待加工微孔的中心；
步骤2.2，利用飞秒激光旋转切除法连续扫描加工区域，微孔成型；
步骤2.3，微孔通过显微系统在线尺寸检测；
步骤2.4，将激光加工后的孔板(1)清洗并包装。
5.根据权利要求1所述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：所述第三步中，包括如下步骤：
步骤3.1，将激光加工后的孔板(1)和盖板(2)装配并放置在真空炉中，使激光加工后的孔板(1)和盖板(2)外圆重合；
步骤3.2，焊接压头调平处理后，开始焊接，抽真空、炉内加热、压头加压、温度保持；
步骤3.3，扩散焊接后，炉冷至室温，即得到所述微流量控制装置多层孔板多通道节流组件。
6.根据权利要求2所述的一种微流量控制装置多层孔板多通道节流组件的制造方法，其特征在于：所述孔板(1)的数量不少于2个，孔板(1)采用不锈钢材料。
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