一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電解加工領域，尤其涉及一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極。
【背景技術】
[0002]掩膜電解加工具有不受工件材料性能的限制、無殘余加工應力、無熱再鑄層、群結構特征一次成型等技術優勢，是一種在金屬表面制備微坑陣列的有效方法。應用時，需要在工件待加工面覆蓋含有特定鏤空圖形結構的掩膜，以露出加工區域和保護非加工區域。最初的掩膜電解加工是在陽極工件表面涂覆光刻膠制備粘結型掩膜。但是該方法工藝復雜、成本高、適應性差，且制備的掩膜不可重復利用。
[0003]通過加工有鏤空結構圖形的覆銅板或絕緣聚氯乙烯柔性薄片等作為掩膜，直接無粘貼合在被加工表面上進行加工的非粘結型活動掩膜電解加工方法，可解決上述問題，但存在掩膜貼覆、固定困難的情況。
[0004]文獻“HaoQ L, Ming P M.Fabricat1n of Micro-Dimple Arrays UsingModified Through-Mask Electrochemical Micromachining[C]//Applied Mechanicsand Materials,2015, 703: 146-149.”提出了一種極間間隙柔性多孔介質填充型掩膜電解加工微坑陣列的方法。該方法用柔性多孔介質填充極間間隙，當壓緊陰陽極時，柔性多孔介質傳遞壓緊力保證掩膜與工件緊密貼合的同時也能為電解加工提供必需的傳質環境。加工時，一方面，電場能通過柔性多孔介質內的孔隙到達被加工區域，另一方面，外來的電解液也能通過柔性多孔介質內相互交錯貫通的孔到達被加工區域，這樣，被加工區域發生電解蝕除反應，加工后的電解產物則通過柔性多孔介質的孔隙排出被加工區域。這種方法具有掩膜貼覆、固定方便的優點，但由于柔性多孔介質內的孔隙比較小，電解液流通阻力大，當用于加工大面積的工件時，電解產物可能需要經過很長的排出路線，克服很大的排出阻力才能排出加工間隙，同時也可能造成極間間隙的流場分布不均，從而影響電解加工的效果和速度。
[0005]申請號201510205346.X的“一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的引液裝置”通過在陰極背面加工風車狀分布的弧線狀引流槽和出液槽來引導電解產物的排出，在一定程度上解決了電解產物排出困難和流場不均勻的問題，但仍然存在一些不足。
[0006]1.風車狀分布的弧線狀引流槽和出液槽加工難度較大，耗時較長，加工成本較高。
[0007]2.出液槽的外緣的沿程阻力較大，且外緣的電解產物較多，這不利于電解產物的順利排出和保證流場分布的均勻性。
[0008]因此，開發出一種設計簡單的、易于加工的、使得電解產物更加順利地排出和流場分布更加均勻的陰極具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種易于加工的、使得電解產物更加順利地排出和流場分布更加均勻的用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極。
[0010]一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽、引流槽、匯液槽、進液孔、出液孔和凸臺，所述的出液槽為沿陰極徑向走向的直側壁階梯槽，由窄槽和寬槽兩部分組成，窄槽靠近陰極的圓心一側且不與匯液槽相貫通，寬槽靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣;寬槽的寬度大于窄槽的寬度。
[0011]所述的出液槽的兩側壁關于陰極徑向線對稱。
[0012]所述的出液槽沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽中間。
[0013]所述的出液槽的數量為12?24個，窄槽的寬度為0.2?1mm，寬槽與窄槽的寬度差為0.2?Imm0
[0014]本發明的優點。
[0015]1.易于加工，成本低。因為出液槽和引流槽均為直槽，形狀簡單，容易加工。
[0016]2.電解產物排出通暢，流場分布均勻。因為沿程阻力與路程長度成正比，故在靠近陰極外緣的出液槽內，液體與槽壁的沿程阻力最大，而寬槽可以提供更大的流動空間，這就使得液體流動相對較為通暢，電解產物才能隨著液體更加順利地排出；另一方面，外緣的電解產物較多，寬槽可以容納在其下對應的更大面積的掩膜區域內經電解加工所產生的電解產物，這使得電解產物有足夠的空間排出，同時這也降低了電解產物堵塞出液孔及出液槽的機率，使得液體可以順利到達加工區域，從而使得流場分布均勻。
【附圖說明】
[ΟΟΠ]圖1為陰極的不意圖。
[0018]圖中標號名稱:1、出液槽;2、出液孔;3、引流槽;4、進液孔;5、匯液槽;6、凸臺；7、
窄槽;8、寬槽。
【具體實施方式】
[0019]下面結合圖1對本發明的實施作進一步描述。
[0020]如圖1所示，一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽1、引流槽3、匯液槽5、進液孔4、出液孔2和凸臺6，出液槽I為沿陰極徑向走向的直側壁階梯槽，由窄槽7和寬槽8兩部分組成，窄槽7靠近陰極的圓心一側且不與匯液槽5相貫通，寬槽8靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣，出液槽I的兩側壁關于陰極徑向線對稱。
[0021]出液槽I沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽3中間。
[0022]陰極的直徑為60mm，陰極上的出液槽I的數量為24個，出液槽I中的窄槽7的寬度為
0.5mm,長度為6mm;寬槽8的寬度為I.5mm，長度為13mm;匯液槽5的直徑為1mm;匯液槽5、引流槽3、出液槽I的深度均為1.5mm;進液孔4和出液孔2的直徑均為0.5mm。匯液槽5和引流槽3之間構成相互連通的封閉空間，且封閉空間與外界不連通；另一方面出液槽I也形成了各自獨立的與外界連通的出液通道，且出液通道與上述封閉空間不連通。電解加工時，電解液經匯液槽5和引流槽3內的進液孔4進入柔性多孔介質內，一部分經由陰極上出液孔2到達出液槽I排出，一部分從柔性多孔介質的側面直接排出，剩余部分的電解液繼續流動滲透，參與電解加工的刻蝕反應。由于寬槽8的面積大于窄槽7的面積，故寬槽8其下所對應的掩膜的面積也更大，對應的掩膜孔的數量也越多，每個掩膜孔內發生電解蝕除反應后產生一定量的電解產物，這樣寬槽8所對應的電解產物也更多，寬槽8廣闊的流動通道不僅給予電解液足夠的流動空間，而且可以容納更多的電解產物并使之逐次排出。該陰極設計簡單，易于加工，能使電解產物排出通暢，流場分布均勻。
【主權項】
1.一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽(I)、引流槽(3)、匯液槽(5)、進液孔(4)、出液孔(2)和凸臺(6)，其特征在于:所述的出液槽(I)為沿陰極徑向走向的直側壁階梯槽，由窄槽(7)和寬槽(8)兩部分組成，窄槽(7)靠近陰極的圓心一側且不與匯液槽(5)相貫通，寬槽(8)靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣;寬槽(8)的寬度大于窄槽(7)的寬度;所述的出液槽(I)的兩側壁關于陰極徑向線對稱。2.根據權利要求1所述的一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，其特征在于:所述的出液槽(I)沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽(3)中間。3.根據權利要求1所述的一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，其特征在于:所述的出液槽(I)的數量為12?24個，窄槽(7)的寬度為0.2?Imm，寬槽(8)與窄槽(7)的寬度差為0.2?1mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于極間多孔介質填充型掩膜電解加工的陰極，包括出液槽、引流槽、匯液槽、進液孔、出液孔和凸臺。出液槽為沿陰極徑向走向的直側壁階梯槽，由窄槽和寬槽兩部分組成，窄槽的寬度小于寬槽的寬度，窄槽靠近陰極的圓心一側且不與匯液槽相貫通，寬槽靠近陰極的外緣且其出口位于陰極的外緣。出液槽沿圓周方向均勻分布，且位于兩相鄰引流槽中間，出液槽的兩側壁關于陰極徑向線對稱。該陰極能使電解產物排出更容易，流場分布更均勻，進而提高電解加工質量。
【IPC分類】B23H3/04
【公開號】CN205200737
【申請號】CN201520849219
【發明人】明平美, 趙晨昊, 周維海, 張曉東, 李欣潮, 陳月濤, 張艷華, 趙云龍
【申請人】河南理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年10月30日