CN113584570B - 一种电化学蚀刻实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电化学蚀刻实验技术领域，具体为一种电化学蚀刻实验装置，包括蚀刻槽，位于蚀刻槽的外侧的蚀刻电源和高度计，以及位于蚀刻槽的内部的阴极座和阳极座，阳极座的底部固定连接有支承板，支承板可拆卸连接有阳极，蚀刻槽设有驱动支承板升降的升降机构，以及驱动支承板从竖直状态翻转到水平状态的翻转机构；蚀刻槽的外侧设有热风机，热风机的出口端连接有送风软管，阳极座内开设有空腔，送风软管的一端与空腔连通，阳极座固定连接有与空腔连通的气刀。本发明在记录蚀刻深度时，实验人员不会直接地接触到阳极或蚀刻液，实验记录安全可靠，阳极可以快速烘干，节省阳极实验后处理的时间，实验记录操作简单。

Description

一种电化学蚀刻实验装置

技术领域

本发明涉及电化学蚀刻实验技术领域，具体为一种电化学蚀刻实验装置。

背景技术

电化学蚀刻加工是电解加工的重要分支，广泛应用于航空，航天，核能等领域。对钨、钼工件加工是机械制造工艺和装备的难题，采用电化学蚀刻加工是一种有效的解决途径。此外，电化学刻蚀可使用腐蚀性小的电解质溶液，且溶液使用周期长，容易处理，被认为是一种环境友好的加工工艺，而且刻蚀速度比化学刻蚀快得多，可加工出更高深宽比的微结构，有些电化学刻蚀方法还可方便地加工出复杂三维立体结构。

授权公告号为CN110306235B的发明提出了一种电化学蚀刻实验装置，其包括上壳体、下壳体、阳极、阴极、电解液泵、三通球阀、储液箱、压力表、进液管、回液管、调节管和加工电源；上壳体设有上腔体，下壳体设有下腔体；阳极通过阳极座安装在上腔体内，阴极通过阴极座安装在下腔体；电解液泵的进液口与储液箱连接且其出液口与三通球阀连接，三通球阀与压力表连接，三通球阀与调节管一端连接且调节管另一端与储液箱连接，进液管一端与电解液通道连通且其另一端与三通接头的出液口连接，回液管一端与电解液通道连通且其另一端与储液箱连接。该发明阳极上下料不便，且缺少对实验后阳极干燥的装置，实验结束后，实验人员需要手动擦干阳极，操作繁琐，且存在蚀刻液外溅的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电化学蚀刻实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电化学蚀刻实验装置，包括蚀刻槽，位于蚀刻槽的外侧的蚀刻电源和高度计，以及位于蚀刻槽的内部的阴极座和阳极座，所述阳极座的底部固定连接有支承板，所述支承板可拆卸连接有阳极，所述蚀刻槽设有驱动支承板升降的升降机构，以及驱动支承板从竖直状态翻转到水平状态的翻转机构；

所述蚀刻槽的外侧设有热风机，所述热风机的出口端连接有送风软管，所述阳极座内开设有空腔，所述送风软管上远离热风机的一端与空腔连通，所述阳极座的底部固定连接有与空腔连通的气刀；

所述升降机构包括与蚀刻槽的顶部固定连接的下基板，所述下基板的顶部固定安装有第一电动推杆，所述第一电动推杆的推杆端向上延伸并且固定连接有上基板，所述上基板设有翻转机构；

所述翻转机构包括固定安装于上基板的底部的第二电动推杆，所述第二电动推杆的推杆端向下延伸并且固定连接有推板，所述推板固定连接有直齿条，所述上基板固定连接有侧板，所述侧板固定连接有固定轴，所述固定轴转动配合有与直齿条啮合的齿轮，所述齿轮固定连接有联接架，所述联接架固定连接阳极座。

可选的，所述侧板设有两个，两个所述侧板分别位于上基板的前后两侧，所述直齿条上靠近侧板的一端固定连接有导向块，所述侧板上靠近直齿条的侧壁开设有容纳导向块竖直移动的导向槽，所述导向槽的水平截面呈燕尾槽形。

可选的，所述阳极座的底部固定连接有与支承板平行的平行板，所述平行板固定贯穿设有内螺纹管，所述内螺纹管丝扣连接有蝶形螺栓，所述蝶形螺栓的螺栓端向支承板方向延伸并且固定连接有压板，所述压板和支承板平行。

可选的，所述蚀刻槽上远离阳极座的内壁上固定连接有水平滑轨，所述水平滑轨滑动配合有滑块，且所述水平滑轨上设有用于放松或紧固滑块的紧定螺栓，所述滑块的底部固定连接有卡座，所述卡座卡接有阴极座，所述阴极座固定连接有阴极。

可选的，所述高度计为数显式高度计，所述蚀刻槽的侧壁上固定连接有容纳高度计的壳体的放置盒，所述放置盒的底部中心开设有容纳高度计的探针通过的通孔。

可选的，所述气刀、阳极和支承板按阴极座到阳极座方向依次设置，当支承板处于竖直状态时，所述气刀的出风口所在平面与阳极所在平面呈三十度夹角。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1.本发明在记录蚀刻深度时，实验人员不会直接地接触到阳极或蚀刻液，实验记录安全可靠，阳极可以快速烘干，节省阳极实验后处理的时间，实验记录操作简单；

2.本发明通过升降机构实现阳极快速脱离蚀刻液，并通过气刀吹出的热空气作用阳极，实现对阳极快速烘干，阳极进行蚀刻记录时可以翻转到水平位置，方便记录，记录后的阳极可以再次浸入蚀刻液中，方便进行连续蚀刻实验；

3.本发明通过调整滑块在水平滑轨上的位置，改变阳极座和阴极座的间距，针对不同规格的阳极和阴极，本发明均可以到调整到最佳电解极间距。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明中蚀刻槽的结构示意图；

图3为图2中A部放大结构示意图；

图4为图2中B部放大结构示意图。

图中：1、蚀刻电源；2、蚀刻槽；3、升降机构；4、翻转机构；5、下基板；6、第一电动推杆；7、上基板；8、第二电动推杆；9、推板；10、直齿条；11、侧板；12、固定轴；13、齿轮；14、导向槽；15、导向块；16、联接架；17、阳极座；18、支承板；19、平行板；20、内螺纹管；21、蝶形螺栓；22、压板；23、热风机；24、送风软管；25、气刀；26、水平滑轨；27、滑块；28、紧定螺栓；29、卡座；30、阴极座；31、阴极；32、阳极；33、高度计；34、放置盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅图1-图4，本发明提供了一种电化学蚀刻实验装置，包括蚀刻槽2，位于蚀刻槽2的外侧的蚀刻电源1和高度计33，以及位于蚀刻槽2的内部的阴极座30和阳极座17。阳极座17的底部固定连接有支承板18，支承板18可拆卸连接有阳极32，蚀刻槽2设有驱动支承板18升降的升降机构3，以及驱动支承板18从竖直状态翻转到水平状态的翻转机构4。蚀刻槽2的外侧还设有热风机23，热风机23有离心风机和加热电阻丝组成，为公知技术。热风机23的出口端连接有送风软管24，阳极座17内开设有空腔，送风软管24上远离热风机23的一端与空腔连通，阳极座17的底部固定连接有与空腔连通的气刀25。气刀25为条形气刀，为公知技术。气刀25、阳极32和支承板18按阴极座30到阳极座17方向依次设置，当支承板18处于竖直状态时，气刀25的出风口所在平面与阳极32所在平面呈三十度夹角。高度计33为数显式高度计，蚀刻槽2的侧壁上通过螺栓固定连接有容纳高度计33的壳体的放置盒34，放置盒34的底部中心开设有容纳高度计33的探针通过的通孔。

升降机构3包括与蚀刻槽2的顶部固定连接的下基板5，下基板5的顶部通过螺栓固定安装有第一电动推杆6，第一电动推杆6的推杆端向上延伸并且固定连接有上基板7，上基板7设有翻转机构4。翻转机构4包括通过螺栓固定安装于上基板7的底部的第二电动推杆8，第二电动推杆8的推杆端向下延伸并且固定连接有推板9，推板9固定连接有直齿条10，上基板7固定连接有侧板11，侧板11固定连接有固定轴12，固定轴12转动配合有与直齿条10啮合的齿轮13，齿轮13通过螺栓固定连接有联接架16，联接架16通过螺栓固定连接阳极座17。侧板11设有两个，两个侧板11分别位于上基板7的前后两侧，直齿条10上靠近侧板11的一端固定连接有导向块15，侧板11上靠近直齿条10的侧壁开设有容纳导向块15竖直移动的导向槽14，导向槽14的水平截面呈燕尾槽形。

第一电动推杆6和第二电动推杆8的规格相同，其主要由驱动电机、减速齿轮、丝杆、丝杆螺母和推杆组成，通过开启驱动电机，驱动电机通过减速齿轮带动丝杆旋转，丝杆间隙配合丝杆螺母，根据丝杆传动原理，丝杆螺母可以带动推杆上下移动，从而实现推杆伸缩运动。

阳极座17的底部固定连接有与支承板18平行的平行板19，平行板19固定贯穿设有内螺纹管20，内螺纹管20丝扣连接有蝶形螺栓21，蝶形螺栓21的螺栓端向支承板18方向延伸并且固定连接有压板22，压板22和支承板18平行。旋转蝶形螺栓21，即可将压板22压向支承板18，使得压板22和支承板18实现共同夹持阳极32。

蚀刻槽2上远离阳极座17的内壁上通过螺栓固定连接有水平滑轨26，水平滑轨26滑动配合有滑块27，且水平滑轨26上设有用于放松或紧固滑块27的紧定螺栓28，紧定螺栓28丝扣连接滑块27，旋转紧定螺栓28，使得紧定螺栓28的螺栓端挤压水平滑轨26，通过紧定螺栓28和水平滑轨26之间的摩擦力，使得滑块27可以停驻在水平滑轨26上。滑块27的底部固定连接有卡座29，卡座29的纵向截面呈C字形，卡座29卡接有阴极座30，阴极座30粘接有阴极31的顶端。阳极座17和阴极座30的间距可以通过调整滑块27在水平滑轨26上的位置进行改变，针对不同规格的阳极32和阴极21，本发明可以到调整到最佳电解极间距。

本发明中接触到蚀刻液的零部件均采用聚四乙烯或尼龙材质，蚀刻实验进行前，需要将蚀刻电源1的正负极导线分别通过导线夹持到对应的阳极32和阴极21上。蚀刻实验结束后，首先，开启第一电动推杆6，第一电动推杆6将上基板7顶升，使得阳极32浮出蚀刻液。然后，开启热风机23，热风机23将热空气从气刀25吹出，从气刀25吹出的热空气直接作用阳极32，实现对阳极32快速烘干接着，开启第二电动推杆8，第二电动推杆8驱动直齿条下降，直至齿轮13旋转九十度，实现支承板18从竖直状态翻转到水平状态，此时，阳极32处于水平状态，且阳极32的底端存在支承板18的稳定支承。最后，拿取高度计33，通过高度计33测量蚀刻深度并记录。

本发明在记录蚀刻深度时，实验人员不会直接地接触到阳极32或蚀刻液，实验记录安全可靠，阳极32可以快速烘干，节省阳极实验后处理的时间，实验记录操作简单。阳极32进行蚀刻记录时可以翻转到水平位置，方便记录，记录后的阳极32可以再次浸入蚀刻液中，方便进行连续蚀刻实验。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电化学蚀刻实验装置，包括蚀刻槽(2)，位于蚀刻槽(2)的外侧的蚀刻电源(1)和高度计(33)，以及位于蚀刻槽(2)的内部的阴极座(30)和阳极座(17)，其特征在于：所述阳极座(17)的底部固定连接有支承板(18)，所述支承板(18)可拆卸连接有阳极(32)，所述蚀刻槽(2)设有驱动支承板(18)升降的升降机构(3)，以及驱动支承板(18)从竖直状态翻转到水平状态的翻转机构(4)；

所述蚀刻槽(2)的外侧设有热风机(23)，所述热风机(23)的出口端连接有送风软管(24)，所述阳极座(17)内开设有空腔，所述送风软管(24)上远离热风机(23)的一端与空腔连通，所述阳极座(17)的底部固定连接有与空腔连通的气刀(25)；

所述升降机构(3)包括与蚀刻槽(2)的顶部固定连接的下基板(5)，所述下基板(5)的顶部固定安装有第一电动推杆(6)，所述第一电动推杆(6)的推杆端向上延伸并且固定连接有上基板(7)，所述上基板(7)设有翻转机构(4)；

所述翻转机构(4)包括固定安装于上基板(7)的底部的第二电动推杆(8)，所述第二电动推杆(8)的推杆端向下延伸并且固定连接有推板(9)，所述推板(9)固定连接有直齿条(10)，所述上基板(7)固定连接有侧板(11)，所述侧板(11)固定连接有固定轴(12)，所述固定轴(12)转动配合有与直齿条(10)啮合的齿轮(13)，所述齿轮(13)固定连接有联接架(16)，所述联接架(16)固定连接阳极座(17)。

2.根据权利要求1所述的一种电化学蚀刻实验装置，其特征在于：所述侧板(11)设有两个，两个所述侧板(11)分别位于上基板(7)的前后两侧，所述直齿条(10)上靠近侧板(11)的一端固定连接有导向块(15)，所述侧板(11)上靠近直齿条(10)的侧壁开设有容纳导向块(15)竖直移动的导向槽(14)，所述导向槽(14)的水平截面呈燕尾槽形。

3.根据权利要求1所述的一种电化学蚀刻实验装置，其特征在于：所述阳极座(17)的底部固定连接有与支承板(18)平行的平行板(19)，所述平行板(19)固定贯穿设有内螺纹管(20)，所述内螺纹管(20)丝扣连接有蝶形螺栓(21)，所述蝶形螺栓(21)的螺栓端向支承板(18)方向延伸并且固定连接有压板(22)，所述压板(22)和支承板(18)平行。

4.根据权利要求1所述的一种电化学蚀刻实验装置，其特征在于：所述蚀刻槽(2)上远离阳极座(17)的内壁上固定连接有水平滑轨(26)，所述水平滑轨(26)滑动配合有滑块(27)，且所述水平滑轨(26)上设有用于放松或紧固滑块(27)的紧定螺栓(28)，所述滑块(27)的底部固定连接有卡座(29)，所述卡座(29)卡接有阴极座(30)，所述阴极座(30)固定连接有阴极(31)。

5.根据权利要求1所述的一种电化学蚀刻实验装置，其特征在于：所述高度计(33)为数显式高度计，所述蚀刻槽(2)的侧壁上固定连接有容纳高度计(33)的壳体的放置盒(34)，所述放置盒(34)的底部中心开设有容纳高度计(33)的探针通过的通孔。

6.根据权利要求1所述的一种电化学蚀刻实验装置，其特征在于：所述气刀(25)、阳极(32)和支承板(18)按阴极座(30)到阳极座(17)方向依次设置，当支承板(18)处于竖直状态时，所述气刀(25)的出风口所在平面与阳极(32)所在平面呈三十度夹角。

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