CN110449673B - 一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带式活动掩膜电解加工微织构技术及装置，包括喷嘴、电解电源、工件、阴极、掩膜带、储带轮、收带轮和驱动源；带有镂空图案的掩膜带在收带轮和储带轮等共同作用下紧密压贴在工件表面并形成包角，阴极安设于工件的正下方并与掩膜带的另一面紧密接触；收带轮持续回收掩膜带，从而带动工件和阴极同步旋转，并携带电解液进入加工间隙；被掩膜带包裹但未被屏蔽的工件表面区域在电解液与电场等的综合作用下不断地被选择性溶解，直到工件的圆柱表面都被加工。本发明提出了一种带式活动掩膜电解加工微织构新技术，能够提高工艺柔性和适应性，并实现掩膜与工件表面的紧密可靠贴合与微织构的高一致性、无接缝的制备。

Description

一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置
技术领域
本发明涉及一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，属于掩膜电解加工领域。
背景技术
在金属构件表面制备微织构是改变构件传热传质效率、表面润湿性、色泽与视觉效果、生物兼容性、摩擦磨损特性等常用技术措施之一。至今，已开发出微织构制备方法主要有：激光加工、电火花加工、电子束加工、机械振动加工、掩膜电解加工等。其中，作为一种非接触式加工技术的掩膜电解加工，因具有材料可加工性不受力学性能限制、加工面无残余应力和再铸层、可一次性海量加工等优点，在微织构制备领域备受青睐。通用的标准掩膜电解加工采用光刻工艺来制备掩膜，但这种掩膜不可复用，且制备工序复杂、成本高，尤其是极难在曲面、阶梯面等非平面体上成形，这就限制常规掩膜电解加工微织构技术的应用。为此，科研技术人员开发出了掩膜可反复使用的活动掩膜电解加工技术，其掩膜是通过机械力而非粘结作用固定在被加工工件表面的。但是，现有的针对柔性活动掩膜的机械压贴方法还不够理想，掩膜极难可靠地固定，且无法实现无缝地整体地包覆住圆柱体等整个工件表面，导致所制备的微结构存在一致性偏低、有接缝缺陷等问题。
对此，申请号为201610024619.5的专利提出一种在阴阳极之间填充一层非金属柔性多孔物来辅助压紧活动掩膜的压贴方式，并设计了专门的阴极装置；申请号为201710791093.8的专利提出一种在阴阳极之间填充一层柔性泡沫金属来压贴活动掩膜的压贴方式。它们不同程度上提高了活动掩膜贴合工件表面的可靠性、紧密性和一致性，改善了微织构制备质量。尽管如此，活动掩膜电解加工所存在的适应性不高、无法一次性完成圆柱面加工、存在加工接缝缺陷等问题依然没有得到根本性解决。因此，本发明提出了一种带式活动掩膜电解加工微织构新技术，以提高工艺柔性和适应性(适合不同形状工件)并实现掩膜与工件表面紧密可靠贴合、微织构的高一致性和无接缝的制备。
发明内容
针对现有的活动掩膜电解加工微织构所存在的适应性不高、存在加工接缝缺陷等问题，本发明提出了一种带式活动掩膜电解加工微织构新技术，以提高工艺柔性和适应性(适合不同形状工件)，并实现掩膜与工件表面的紧密可靠贴合与微织构的高一致性、无接缝的制备。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，包括喷嘴、电解电源、工件、阴极，其特征是：它还包括掩膜带、储带轮、收带轮和驱动源；所述的储带轮和收带轮都呈圆柱体状；所述的掩膜带的一端缠绕在收带轮上，另一端缠绕在储带轮上；所述的收带轮与驱动源连接，并在驱动源的驱动下可做顺时针转动；所述的储带轮和工件都可绕各自的旋转中心轴线转动；所述的掩膜带紧密压贴在工件的表面上，并形成包角；所述的阴极呈圆柱体状；所述的阴极可旋转地置于工件的正下方，并与掩膜带紧密接触；所述的阴极的旋转中心轴线与所述的工件的旋转中心轴线平行且两线组成的平面为竖直面；所述的掩膜带为含有大量通孔结构的电绝缘高分子材料薄膜；所述的喷嘴安设于掩膜带的上方，且喷嘴指向掩膜带与工件所形成夹角的顶角处。
所述的掩膜带的厚度范围为0.1mm~1mm。
所述的掩膜带时刻处于张紧状态。
所述的收带轮和储带轮的材质均为尼龙材料。
所述的工件与掩膜带之间的包角θ的范围为30°~ 180°。
所述的工件的形状为圆柱体形或圆筒形。
所述的工件与电解电源的正极相连接，所述的阴极与连接电解电源的负极相连接。
本发明的工作原理为：带有镂空图案的掩膜带在收带轮和储带轮等共同作用下紧密压贴在工件表面上并形成包角θ，阴极安设于工件的正下方并与掩膜带的另一面紧密接触。收带轮在驱动源的作用下做旋转运动进而不断回收掩膜带，而储带轮则不断输送掩膜带。掩膜带在收带轮和储带轮的共同作用下时刻处于张紧状态；工件和阴极因受掩膜带与它们各自间的摩擦力作用而做同步旋转运动，同时喷嘴向掩膜带与工件表面间的夹角处高速喷射电解液，而电解液在掩膜带的携带作用下进入加工间隙（工件（阳极）与阴极间的间隙）。此时，被掩膜带包裹但未被屏蔽（通孔结构对应处）的工件表面区域在电解液与电场等的综合作用下不断地被选择性溶解。随着掩膜带的不断单向运动，工件随之旋转，其表面连续地被掩膜电解加工形成微织构，直到圆柱形的工件的圆柱表面都被加工。
与现有技术相比，本发明的突出优点如下：
1、能够一次性在360度圆柱体类或圆筒体类工件表面加工出无接缝的高一致性的微织构。掩膜带连续单向运动带动工件从0度连续旋转到360度（即完成1整圈的旋转），如此同时，工件表面在电化学作用下，不断地被选择性溶解去除形成微结构群，直到圆柱面所有部分被织构化。通过控制工件的运动以及精密监控工件转动的起始位置，可一次性完成360度圆柱面或圆筒体类工件表面的织构化加工，且织构分布连续性，完整性好，无接缝。此外，只要掩膜图形结构分布规律、图形一致性好，所获的微织构一致性必然很高，因其加工过程的稳定性非常高，工艺稳定。
2、加工效率高，工艺稳定性好。在加工过程中，阴极和阳极持续旋转，加工区域的电解液更新快且更新活动稳定；基于同样原因，电解产物的排出高效且持续稳定，因此，加工效率更高，阳极表面的加工质量和加工精度的一致性好。
3、工艺成本低，适应性强。基于同一种掩膜，如适当改变掩膜带与工件的作用方式，利用这种带式活动掩膜电解加工微织构技术可适用不同形状（如平面、曲面工件），不同尺寸大小的工件的表面织构化加工。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图。
图中标号名称：1、阴极；2、掩膜带；3、储带轮； 4、喷嘴；5、工件；6、驱动源；7、收带轮；8、电解电源。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的实施做进一步的详细说明：一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，包括喷嘴4、电解电源8、工件5、阴极1，其特征是：它还包括掩膜带2、储带轮3、收带轮7和驱动源6；所述的储带轮3和收带轮7都呈圆柱体状；所述的掩膜带2的一端缠绕在收带轮7上，另一端缠绕在储带轮3上；所述的收带轮7与驱动源6连接，并在驱动源6的驱动下可做顺时针转动；所述的储带轮3和工件5都可绕各自的旋转中心轴线转动；所述的掩膜带2紧密压贴在工件5的表面上，并形成包角θ；所述的阴极1呈圆柱体状；所述的阴极1可旋转地置于工件5的正下方，并与掩膜带2紧密接触；所述的阴极1的旋转中心轴线与所述的工件5的旋转中心轴线平行且两线组成的平面为竖直面；所述的掩膜带2为含有大量通孔结构的电绝缘高分子材料薄膜；喷嘴4安设于掩膜带2的上方，并沿着掩膜带2与工件5夹角方向放置。
掩膜带2的厚度为 0.1mm。
掩膜带2在收带轮7的拉紧下时刻处于张紧状态。
收带轮7和储带轮3的材质均为尼龙材料。
工件5与掩膜带2之间的包角θ为30°。
电解液的喷射方向和掩膜带2的运动方向相同。
工件5的形状为圆柱体形。
工件5连接电解电源8的正极，所述的阴极1连接电解电源8的负极。
如图1所示，使用此装置在圆柱体阳极工件5表面进行加工时，带有镂空图案的掩膜带2在收带轮7和储带轮3等共同作用下紧密压贴在工件5表面上并形成30°的包角，阴极1安设于工件5的正下方并与掩膜带2的另一面紧密接触；打开驱动源6，带动收带轮7持续回收掩膜带2，储带轮3不断输送掩膜带2；打开喷嘴4，向掩膜带2与工件5表面间的夹角处高速喷射电解液，电解液在掩膜带2的携带作用下进入加工间隙；导通电解电源8，随着掩膜带2的不断单向运动，工件5随之旋转，其表面连续地被掩膜电解加工形成微织构，直到圆柱形的工件5的圆柱表面都被加工后关闭所有电源。

Claims (7)

1.一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，包括喷嘴（4）、电解电源（8）、工件（5）、阴极（1），其特征是：它还包括掩膜带（2）、储带轮（3）、收带轮（7）和驱动源（6）；所述的储带轮（3）和收带轮（7）都呈圆柱体状；所述的掩膜带（2）的一端缠绕在收带轮（7）上，另一端缠绕在储带轮（3）上；所述的收带轮（7）与驱动源（6）连接，并在驱动源（6）的驱动下可做顺时针转动；所述的储带轮（3）和工件（5）都可绕各自的旋转中心轴线转动；所述的掩膜带（2）紧密压贴在工件（5）的表面上，并形成包角θ；所述的阴极（1）呈圆柱体状；所述的阴极（1）可旋转地置于工件（5）的正下方，并与掩膜带（2）紧密接触；所述的阴极（1）的旋转中心轴线与所述的工件（5）的旋转中心轴线平行且两线组成的平面为竖直面；所述的掩膜带（2）为含有大量通孔结构的电绝缘高分子材料薄膜；所述的喷嘴（4）安设于掩膜带（2）的上方，且喷嘴（4）指向掩膜带（2）与工件（5）所形成夹角的顶角处。
2.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的掩膜带（2）的厚度范围为 0.1mm~1mm。
3.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的掩膜带（2）时刻处于张紧状态。
4.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的收带轮（7）和储带轮（3）的材质均为尼龙材料。
5.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的工件（5）与掩膜带（2）之间的包角θ的范围为30°~180°。
6.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的工件（5）的形状为圆柱体形或圆筒形。
7.根据权利要求1所述的一种带式活动掩膜电解加工微织构的装置，其特征在于：所述的工件（5）与电解电源（8）的正极相连接，所述的阴极（1）与电解电源（8）的负极相连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112404618B (zh) * 2020-10-27 2022-03-11 河南理工大学 一种连续掩膜电解加工金属微结构的装置
CN114515874B (zh) * 2022-03-25 2023-05-26 燕山大学 一种移动掩膜微细电解加工装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1005276C2 (nl) * 1997-02-14 1998-08-18 Skf Ind Trading & Dev Werkwijze voor het van een patroon voorzien van een metalen lagercomponent door middel van elektrochemisch bewerken en een inrichting daarvoor.
AU2003217835A1 (en) * 2002-02-27 2003-09-09 University Of Virginia Patent Foundation Methods for making implantable medical devices having microstructures
DE10238593A1 (de) * 2002-08-22 2004-03-11 Wacker Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben
CN104191053A (zh) * 2014-07-31 2014-12-10 广东工业大学 一种微细电解阴极活动模板的制备方法
CN204643324U (zh) * 2015-06-01 2015-09-16 黑龙江汉能薄膜太阳能有限公司 一种掩膜粘贴规范装置
CN205275688U (zh) * 2015-12-31 2016-06-01 蚌埠雷诺真空技术有限公司 连续掩膜挡板传动装置
CN106312206B (zh) * 2016-09-29 2018-05-25 河南理工大学 一种活动掩膜电解加工装置与方法
CN107116274A (zh) * 2017-05-19 2017-09-01 广东工业大学 一种空化射流辅助掩膜电解加工阵列凹坑的方法
CN107598315B (zh) * 2017-09-05 2019-02-26 河南理工大学 一种用于圆柱面掩膜电解加工的装置

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