一種銅鋁復(fù)合微電解電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解電極及其制備方法，更具體地說，涉及一種銅鋁復(fù)合微電解電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械零件的表面磨損是機(jī)械零件失效的主要形式之一，不僅浪費(fèi)大量能源與資源，而且導(dǎo)致零部件頻繁更換與維修，加快了設(shè)備的報(bào)廢，間接和直接地造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，極大地影響了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。摩擦磨損造成的損失是巨大的，因此，減少無用的摩擦損耗，控制和減小磨損，改善潤滑性能可減少設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，可以節(jié)約能源和提高資源的利用率。減小磨損，降低摩擦也是工程界長期致力于需要解決的重大技術(shù)挑戰(zhàn)之一。
[0003]改善機(jī)械系統(tǒng)的摩擦性能對提高機(jī)器的承載能力和使用壽命有著重要作用。工程實(shí)踐表明，通過改變潤滑油的化學(xué)成分以及降低潤滑油粘度可以減少潤滑油中硫、磷含量，降低環(huán)境污染；另一種合理的方法是對摩擦副工作表明進(jìn)行精加工，如表明拋光、研磨等，從而達(dá)到減小摩擦副之間的摩擦損耗的目的，但受材料性質(zhì)和加工精度的影響，粗糙度的提高已經(jīng)達(dá)到了極限水平。表面工程技術(shù)的進(jìn)步為更好地控制材料的摩擦學(xué)行為提供了多種有效的解決方法，其中表面織構(gòu)技術(shù)作為精確表面工程提高摩擦副承載能力以及抗磨減摩性能方面有著明顯的改善效果。大量的理論研宄和工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，合理的表面織構(gòu)能夠產(chǎn)生流體動壓，儲存潤滑油，為表面提供潤滑、容納磨肩以及減少表面吸附力等效果。并且，隨著近年來研宄的不斷深入，研宄人員已經(jīng)形成共識:摩擦副表面的微小凹坑陣列具有極佳的抗磨減摩性能。
[0004]然而，有效的微小凹坑陣列制造技術(shù)是該項(xiàng)技術(shù)工程化的重要保障。近年來，研宄人員在摩擦副表面微小凹坑陣列制造加工領(lǐng)域傾注了極大的研宄熱情，提出了多種制造加工方法，試圖解決這個制造難題。目前摩擦副表面織構(gòu)制造加工方法主要有激光加工表面織構(gòu)技術(shù)、磨料氣射流技術(shù)、電火花加工技術(shù)、電解加工技術(shù)等。其中，電解加工是一種利用電化學(xué)陽極溶解原理去除材料的特種加工方法，與其他加工方法比較，具有加工范圍廣，生產(chǎn)效率高，表面質(zhì)量好，工具無損耗等突出優(yōu)點(diǎn)。用電解方法加工微小凹坑效率高，表面質(zhì)量好，成本低。
[0005]目前國內(nèi)外使用電解加工微小凹坑陣列的方法主要有:(1)照相電解:此工藝首先經(jīng)光刻工藝在工件表面形成鏤空圖案，然后通過電化學(xué)方法在工件表面形成所需圖案；此加工方法加工過程繁瑣，生產(chǎn)效率比較低，制造成本高；(2)群電極電解加工:該方法是使用一排電極分幾次加工完成或使用群電極一次加工完成；該工藝制造群坑深度的一致性很難保證；(3)固定陰極加工:該方法是將一個帶有貫穿群孔結(jié)構(gòu)、表面附有絕緣層的工具陰極直接與工件緊密貼合，陰陽極接通電源后進(jìn)行電解加工，在工件表面得到群坑結(jié)構(gòu)；該方法加工效率高，成本低廉，但在加工陣列微小凹坑時，容易出現(xiàn)微小凹坑雜散腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致加工定域性和均勻性差；(4)電液束加工:電液束加工屬于單點(diǎn)或單排加工，加工效率比較低。
[0006]電解加工微小凹坑陣列所用電極的表面結(jié)構(gòu)對工件表面的性能有重要影響，微小凹坑陣列尺寸很小，導(dǎo)致一般工藝方法難以加工制造滿足要求的微小結(jié)構(gòu)電極，因此，如何制備用于電解加工微小凹坑陣列的微電極成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有電解加工表面織構(gòu)用電解電極制備困難的不足，提供一種銅鋁復(fù)合微電解電極及其制備方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，將銅片和鋁片交替疊加復(fù)合后，將銅或鋁進(jìn)行腐蝕形成以一定間距排列的微陣列電極，可用于表面微織構(gòu)電解加工，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點(diǎn)，且該方法簡單易行，制備的電解電極尺寸可達(dá)到微米級范圍，具有廣泛地應(yīng)用前景。
[0009]2.技術(shù)方案
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0011]本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極，包括復(fù)合電極和用于夾緊復(fù)合電極的夾具，所述的復(fù)合電極包括若干銅片和鋁片，所述的銅片和鋁片沿高度方向交替排列，并由夾具夾緊；所述的復(fù)合電極的電極端面通過化學(xué)腐蝕使銅片或鋁片腐蝕，形成以一定間距排列的微陣列腐蝕微坑。
[0012]更進(jìn)一步地，所述的銅片和鋁片的厚度不超過50 μ mo
[0013]更進(jìn)一步地，所述的復(fù)合電極的電極端面兩側(cè)還設(shè)有用于化學(xué)腐蝕的腐蝕定位面。
[0014]更進(jìn)一步地，所述的腐蝕微坑的深度為0.5mm?1_。
[0015]更進(jìn)一步地，所述的夾具包括壓板和螺栓，所述的壓板安裝于復(fù)合電極的上下面上，且上下兩塊壓板通過螺栓緊固，將復(fù)合電極夾緊于兩塊壓板之間。
[0016]本發(fā)明的一種上述的電極的制備方法，包括以下步驟:
[0017](a)將銅片和鋁片壓平，保證銅片和鋁片的平整度誤差不小于0.0lmm ;
[0018](b)將步驟(a)中壓平的若干上述的銅片和鋁片沿高度方向交替排列后夾緊，形成銅鋁復(fù)合塊；
[0019](c)利用慢走絲機(jī)床對步驟(b)中的銅鋁復(fù)合塊端面進(jìn)行切割，保證切割端面精度不大于0.02mm ；
[0020](d)將步驟(C)中的銅鋁復(fù)合塊端面浸入濃度不超過5%的NaOH溶液中腐蝕，使鋁片被腐蝕，得到銅電極；或者，將步驟(c)中的銅鋁復(fù)合塊端面浸入濃度不超過5%的HCl溶液中腐蝕，使銅片被腐蝕，得到鋁電極。
[0021]更進(jìn)一步地，步驟(a)中所述的銅片和鋁片的厚度不超過50 μ m。
[0022]更進(jìn)一步地，步驟(d)中所述的鋁片或銅片的腐蝕深度為0.5mm?1mm。
[0023]更進(jìn)一步地，步驟(d)中所述的腐蝕過程中對銅鋁復(fù)合塊進(jìn)行冷卻，用于防止銅片或鋁片變形。
[0024]3.有益效果
[0025]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0026](I)本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極，其復(fù)合電極包括若干銅片和鋁片，銅片和鋁片沿高度方向交替排列，并由夾具夾緊；復(fù)合電極的電極端面通過化學(xué)腐蝕使銅片或鋁片腐蝕，形成以一定間距排列的微陣列腐蝕微坑，可用于表面微織構(gòu)電解加工，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點(diǎn)；可得到銅或者鋁兩種陣列的電解電極，適用性更好；
[0027](2)本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極，其銅片和鋁片的厚度不超過50 μπι，電解電極尺寸為微米級范圍，可達(dá)到20μπι，實(shí)現(xiàn)精密加工；并且，通過改變銅片或鋁片的疊加厚度實(shí)現(xiàn)陣列電極間距的改變，使用靈活方便；
[0028](3)本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極，其復(fù)合電極的電極端面兩側(cè)還設(shè)有用于化學(xué)腐蝕的腐蝕定位面，腐蝕微坑的深度為0.5mm?Imm ;利用腐蝕定位面可以方便地定位復(fù)合電極，使腐蝕微坑的深度尺寸均勻精確，保證了電解加工的精度；
[0029](4)本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極的制備方法，將壓平的銅片和鋁片交替疊加復(fù)合夾緊后，利用慢走絲機(jī)床切割出電極端面，將電極端面上的銅或鋁進(jìn)行腐蝕形成以一定間距排列的微陣列電極；該方法簡單易行，具有廣泛地應(yīng)用前景，為電解加工表面微小凹坑陣列結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)保證，降低了加工成本，提高了加工效率。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明的一種銅鋁復(fù)合微電解電極的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]不意圖中的標(biāo)號說明:
[0035]1、復(fù)合電極；2、壓板；3、螺栓；11、銅片；12、鋁片；13、腐蝕微坑；14、腐蝕定位面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0037]實(shí)施例1
[0038]結(jié)合圖1至圖4所示，本實(shí)施例的一種銅鋁復(fù)合微電解電極，包括復(fù)合電極I和用于夾緊復(fù)合電極I的夾具，該復(fù)合電