专利名称：电解加工方法及电解加工件半成品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电解加工方法，尤指一种增进尺寸准确性的电解加工方法。
背景技术：
近年来3C、生医及新兴能源产品的发展趋势除了在功能上多样化提升之外，最为显著特征则是日趋轻薄短小并着重产品精度与质量。因此在产品组件加工尺寸与质量能力要求上也相形提高，所应用材料特性诸如硬度与延展性等亦渐趋多样化。若单纯以传统机械加工技术进行加工势将难以因应其质量、产能与成本上的要求。目前精微电化学加工突破传统电化学加工于精度上的限制，成为兼具量产性、低成本与高精度的加工技术，在近年来受到国外广泛的研究与应用，由于其是通过金属離子化而加工位于阳极的加工件材料，可得到优異的加工表面质量，表面粗糙度佳；且因为不具有切削力或切削热作用，因此无残留切削应力、表面细微裂纹与热变质层等缺点；对复杂外型工件亦具有快速、全型一次加工、加工速度不受限于加工件的材料硬度、强度及韧性影响等加工优势。请参阅图1所示，其是现有技术电解加工的示意图。如图所示，该电解加工包括一位于阳极的加工件10’及一位于阴极的电极单元20’，其中该电极单元20’具有一导电加工部21’，且该加工件10’及该电极单元20’具有一间隙以容纳电解液通过，且该加工件10’ 及该电极单元20’分别电连接于电源30’。当进行电解加工时，该加工件10’相对于该导电加工部21’的区域会进行电解加工以形成一加工结构15’，其加工后，该加工件10’的该加工结构15’的加工区域面积大于该导电加工部21’的投影于该加工部10’的面积。请参阅图2所示，因此当预加工两间距较小的加工结构于加工件10’上时，该电极单元20’具有两间距较小的导电加工部21’，且进行电解加工时容易使其对应于加工件 10’的加工区域相重迭，以致形成无法分辨的一加工结构15’，而无法形成清晰的两加工结构15’，因此无法完成预定的加工尺寸精度及加工形状，特别是加工如镁、铝、铜或锂等导电度高或体积电化学当量大的金属。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电解加工方法，通过设置金属屏蔽层于加工件的表面，以作为牺牲层，并利用金属屏蔽层的电解加工速度较于加工件的电解加工速度慢的特性，使金属屏蔽层做为保护屏蔽层，因此达到减缓加工结构的宽度方向加工，使形成于加工件的形状符合预定的形状，以提高加工件的加工尺寸精度，同时可解决加工件进行微结构加工的问题，且减少电解加工时，因加工间距小导致的加工区域相互迭合的问题，尤其是针对高导电度及材料体积电化学当量较高的加工件。本发明的技术方案一种电解加工方法，是包含提供一加工件，并形成一金属屏蔽层于该加工件的表面；提供一电极单元，其相对于该金属屏蔽层，并具有至少一导电加工部；
供应一电解液至该加工件与该电极单元之间；
供应一电源至该加工件及该电极单元；电解该金属屏蔽层，形成至少一穿透结构于该金属屏蔽层，该穿透结构对应该电极单元的该导电加工部；穿透该穿透结构以对该加工件进行电解加工，该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，以形成至少一加工结构于该加工件；以及移除该金属屏蔽层，得到具有该至少一加工结构的该加工件。本发明中，其中该形成一金属屏蔽层于该加工件的表面包含利用一无电镀方式形成该金属屏蔽层于该加工件上。本发明中，其中该金属屏蔽层的厚度是介于2 μ m与5 μ m之间。本发明中，其中该加工件的材料为镁、铝、铜或锂，且该金属屏蔽层的材料为铬、镍或猛。本发明中，其中该金属屏蔽层的导电度小于该加工件的导电度。本发明中，其中该金属屏蔽层的体积电化学当量小于该加工件的体积电化学当量。本发明还同时公开了一种电解加工方法，是包含提供一加工件；利用一具有至少一穿透结构的金属屏蔽层遮覆该加工件的表面，以裸露出部分该加工件的表面；提供一电极单元，其相对于该金属屏蔽层，并具有至少一导电加工部，该导电加工部相对于该金属屏蔽层的该穿透结构；供应一电解液至该加工件与该电极单元之间；供应一电源至该加工件及该电极单元；对该裸露出部分的该加工件的表面进行电解加工，该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，以形成至少一加工结构于该加工件；以及移除该金属屏蔽层，以得到具有该至少一加工结构的该加工件。本发明中，其中该加工件的材料为镁、铝、铜或锂，且该金属屏蔽层的材料为铬、镍或猛。一种电解加工件半成品，其特征在于，是包含一加工件；以及一金属屏蔽层，形成于该加工件的表面，其中该金属屏蔽层的导电度小于该加工件的导电度。一种电解加工件半成品，其特征在于，是包含一加工件；以及一金属屏蔽层，形成于该加工件的表面，其中该金属屏蔽层的体积电化学当量小于该加工件的体积电化学当量。本发明具有的有益效果本发明的电解加工方法是利用一金属屏蔽层于该加工件的表面，且该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，通过该金属屏蔽层以降低该加工件的非预定加工区域扩大，如此提高该加工件的电解加工尺寸精度。
图1为现有技术的电解加工示意图一；图2为现有技术的电解加工示意图二 ；图3为本发明的第一实施例的电解加工流程图；图4至图7为本发明的第一实施例的电解加工步骤的示意图；图8为本发明的第二实施例的设置金属屏蔽层于加工件表面的示意图；以及图9为本发明的第二实施例的电解加工步骤的示意图。图号对照说明本发明加工件10，>10
金属屏蔽层101
穿透结构1011
非加工区11
加工区12
加工结构15，>15
电极单元20，、20
导电加工部21，>21
电源30，、30
具体实施例方式为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下请参阅图3至图7所示，根据本发明的第一实施例的电解加工方法，当为提高电解加工的尺寸精度时，特别对于导电度较高的材料或体积电化学当量大的材料进行电解加工时，通过形成一金属屏蔽层于一加工件的表面，使该金属屏蔽层作为电解加工的牺牲层，同时保护该加工件的非加工区域，以降低该加工件的侧向加工性，如此提高该加工件电解加工的尺寸精度，同时亦提高两加工结构的间隔尺寸微小化的电解加工可行性。请参阅图3所示，其为本发明的第一实施例的电解加工方法的流程图，是包含下列步骤步骤SlO 提供一加工件，并形成一金属屏蔽层于该加工件的表面；步骤Sll 提供一电极单元，其相对于该金属屏蔽层，并具有至少一导电加工部；步骤S12 供应一电解液至该加工件与该电极单元之间；步骤S13 供应一电源至该加工件及该电极单元；步骤S14 电解该金属屏蔽层，形成至少一穿透结构于该金属屏蔽层，该穿透结构对应该电极单元的该导电加工部；步骤S15 穿透该穿透结构以对该金属屏蔽层进行电解加工，且进一步对该加工件进行电解加工，其中该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，以形成至少一加工结构于该加工件；以及
步骤S16 移除该金属屏蔽层，得到具有该至少一加工结构的该加工件。请参阅图4所示，是提供该加工件10，且形成该金属屏蔽层101于该加工件10的表面，以利用该金属屏蔽层101做为牺牲层，其中该金属屏蔽层101可以全覆(整个覆盖) 加工件10的一非加工区11及一加工区12 (如第五图所示)。电极单元20相对于该金属屏蔽层101，并具有至少一导电加工部21。请参阅图5所示，该金属屏蔽层101设置于该加工件10的加工面后，进行电解加工。该电源30通电于加工件10及电极单元20，以对加工件10进行电解加工时，相对该导电加工部21的该金属屏蔽层101会先被电解加工，以致形成该穿透结构1011于该金属屏蔽层101，以外露该加工件10的该加工区12，据以进行电解加工。上述进行电解加工时，是会供应电解液(图未示)于加工件10与电极单元20之间。请参阅图6所示，其为电解加工示意图，其为持续对加工件10进行电解加工，因此该金属屏蔽层101已形成该穿透结构1011后，透过该穿透结构1011以持续电解该加工件 10，如此形成该加工结构15于该加工件10上。然上述图示只为使该方法更易明白，并非限制本发明精神，如该第五及第六图形成该穿透结构1011于该金属屏蔽层101，使该加工件10的该加工区12外露时，对该加工件 10的该加工区12电解加工即已进行。请参阅图7所示，其为电解加工示意图，其进一步移除该金属屏蔽层101，以得到具有该至少一加工结构15的该加工件10。移除该金属屏蔽层101的方式例如，以硝酸将该金属屏蔽层101自该加工件10移除。请参阅图8所示，根据本发明的第二实施例的电解加工方法，第二实施例与第一实施例的差异为利用一具有该穿透结构1011的金属屏蔽层101遮覆该加工件10的表面， 该穿透结构1011裸露出该加工件10表面的预定加工区12。该电极单元20的该导电加工部21相对于该金属屏蔽层101的该穿透结构1011。如此于电解加工制程时，直接电解加工该加工件10的表面，以形成至少一加工结构于15该加工件10，不需另电解加工形成该穿透结构1011于该金属屏蔽层101的步骤，如此如图9所示，可减少该电极单元20分别制作多个该导电加工部21的步骤，而以单个该导电加工部21替代，即可形成预定的加工结构于15 该加工件10，以简化成形该导电加工部21的加工程序。该加工件10的电解加工速度大于该金属屏蔽层101的电解加工速度，当该加工件10进行电解加工时，相对于该导电加工部 21的该金属屏蔽层101虽也会进行电解加工，但该金属屏蔽层101的电解加工速度较低于该加工件10的电解加工速度，所以完成形成该加工结构15于该加工件10的表面时，相对于该导电加工部21的该金属屏蔽层101仍未完全被电解，所以仍可覆盖住该加工件10的非加工区，而不会影响加工件10的加工精度。因此第一及第二实施例中，该加工件10为铜合金材，该金属屏蔽层101为镍合金， 且该金属屏蔽层101可利用无电镀方式形成于该加工件10的待加工表面，且较佳地其厚度介于2μπι与5μπι之间。在此电解加工方法中，在相同电解液(如硝酸盐溶液)下皆可加工该加工件10及该金属屏蔽层101，是利用该加工件10的电解加工速度大于该金属屏蔽层 101的电解加工速度的方式进行电解加工。且该电解加工速度与材料的体积电化学当量及导电度成正比，因此本发明的电解加工方法适合加工镁、铝、铜或锂等高导电度金属材料的该加工件10，且该金属屏蔽层101的材料可为铬、镍或锰等导电度较低的金属材料，即可使用本方法进行电解加工以提升其该加工件10的电解加工尺寸精度。换言之，在此电解加工方法中，本发明的电解加工件半成品(如图8所示)，其是包含该加工件10以及该金属屏蔽层101，该金属屏蔽层101形成于该加工件10的表面，其中该金属屏蔽层101的导电度小于该加工件10的导电度，或该金属屏蔽层101的体积电化学当量小于该加工件10的体积电
化学当量。因此如图5所示，当利用此特性加工位于该加工件10上的该金属屏蔽层101时， 由于该金属屏蔽层101的导电度较该加工件10低，因此可降低该金属屏蔽层101的该穿透结构1011开孔大小宽度，使其该穿透结构1011的开孔区域近似该电极单元20的该导电加工部21投影于该加工件10的面积，其后进行该加工件10的电解加工时，利用该金属屏蔽层101的电解加工速度较于该加工件10的电解加工速度慢的特性，使该金属屏蔽层101做为保护屏蔽层，因此达到减缓该加工结构15的宽度方向加工速度，如此提高该加工结构15 的深宽比。综上所述，本发明的电解加工方法是利用一金属屏蔽层于该加工件的表面，且该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，通过该金属屏蔽层以降低该加工件的非预定加工区域扩大，如此提高该加工件的电解加工尺寸精度。综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
8
权利要求
1.一种电解加工方法，其特征在于，是包含提供一加工件，并形成一金属屏蔽层于该加工件的表面； 提供一电极单元，其相对于该金属屏蔽层，并具有至少一导电加工部； 供应一电解液至该加工件与该电极单元之间； 供应一电源至该加工件及该电极单元；电解该金属屏蔽层，形成至少一穿透结构于该金属屏蔽层，该穿透结构对应该电极单元的该导电加工部；穿透该穿透结构以对该加工件进行电解加工，该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，以形成至少一加工结构于该加工件；以及移除该金属屏蔽层，得到具有该至少一加工结构的该加工件。
2.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，其中该形成一金属屏蔽层于该加工件的表面包含利用一无电镀方式形成该金属屏蔽层于该加工件上。 <
3.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，其中该金属屏蔽层的厚度是介于 2 μ m % 5 μ m ；^|1]。
4.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，其中该加工件的材料为镁、铝、铜或锂，且该金属屏蔽层的材料为铬、镍或锰。
5.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，其中该金属屏蔽层的导电度小于该加工件的导电度。
6.如权利要求1所述的电解加工方法，其特征在于，其中该金属屏蔽层的体积电化学当量小于该加工件的体积电化学当量。
7.一种电解加工方法，其特征在于，是包含 提供一加工件；利用一具有至少一穿透结构的金属屏蔽层遮覆该加工件的表面，以裸露出部分该加工件的表面；提供一电极单元，其相对于该金属屏蔽层，并具有至少一导电加工部，该导电加工部相对于该金属屏蔽层的该穿透结构；供应一电解液至该加工件与该电极单元之间； 供应一电源至该加工件及该电极单元；对该裸露出部分的该加工件的表面进行电解加工，该加工件的电解加工速度大于该金属屏蔽层的电解加工速度，以形成至少一加工结构于该加工件；以及移除该金属屏蔽层，以得到具有该至少一加工结构的该加工件。
8.如权利要求7所述的电解加工方法，其特征在于，其中该加工件的材料为镁、铝、铜或锂，且该金属屏蔽层的材料为铬、镍或锰。
9.一种电解加工件半成品，其特征在于，是包含 一加工件；以及一金属屏蔽层，形成于该加工件的表面，其中该金属屏蔽层的导电度小于该加工件的导电度。
10.一种电解加工件半成品，其特征在于，是包含 一加工件；以及一金属屏蔽层，形成于该加工件的表面，其中该金属屏蔽层的体积电化学当量小于该加工件的体积电化学当量。
全文摘要
本发明涉及一种电解加工方法，通过此加工方法提高电解加工的尺寸精度，特别对于导电度较高的金属加工件进行电解加工时，先形成一金属屏蔽层于该加工件的表面，通过金属屏蔽层作为电解加工的保护牺牲层，同时保护加工件的非加工区域，以降低加工件的侧向加工性，如此提高加工件电解加工的尺寸精度，同时亦提高两加工结构之间隔尺寸微小化的电解加工可行性。此外，本发明提供一种电解加工件半成品，其包含加工件以及金属屏蔽层，金属屏蔽层形成于加工件的表面，金属屏蔽层的导电度或体积电化学当量小于加工件的导电度或体积电化学当量。
文档编号B23H3/00GK102528185SQ20101062488
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者林大裕, 洪荣洲 申请人:财团法人金属工业研究发展中心