一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电解加工领域，尤其涉及一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极。
【背景技术】
[0002]掩膜电解加工具有不受工件材料性能的限制、无残余加工应力、无热再铸层、群结构特征一次成型等技术优势，是一种在金属表面制备微坑阵列的有效方法。应用时，需要在工件待加工面覆盖含有特定镂空图形结构的掩膜，以露出加工区域和保护非加工区域。最初的掩膜电解加工是在阳极工件表面涂覆光刻胶制备粘结型掩膜。但是该方法工艺复杂、成本高、适应性差，且制备的掩膜不可重复利用。
[0003]通过加工有镂空结构图形的覆铜板或绝缘聚氯乙烯柔性薄片等作为掩膜，直接无粘贴合在被加工表面上进行加工的非粘结型活动掩膜电解加工方法，可解决上述问题，但存在掩膜贴覆、固定困难的情况。
[0004]文献“HaoQ L, Ming P M.Fabricat1n of Micro-Dimple Arrays UsingModified Through-Mask Electrochemical Micromachining[C]//Applied Mechanicsand Materials,2015, 703: 146-149.”提出了一种极间间隙柔性多孔介质填充型掩膜电解加工微坑阵列的方法。该方法用柔性多孔介质填充极间间隙，当压紧阴阳极时，柔性多孔介质传递压紧力保证掩膜与工件紧密贴合的同时也能为电解加工提供必需的传质环境。加工时，一方面，电场能通过柔性多孔介质内的孔隙到达被加工区域，另一方面，外来的电解液也能通过柔性多孔介质内相互交错贯通的孔到达被加工区域，这样，被加工区域发生电解蚀除反应，加工后的电解产物则通过柔性多孔介质的孔隙排出被加工区域。这种方法具有掩膜贴覆、固定方便的优点，但由于柔性多孔介质内的孔隙比较小，电解液流通阻力大，当用于加工大面积的工件时，电解产物可能需要经过很长的排出路线，克服很大的排出阻力才能排出加工间隙，同时也可能造成极间间隙的流场分布不均，从而影响电解加工的效果和速度。
[0005]申请号201510205346.X的“一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的引液装置”通过在阴极背面加工风车状分布的弧线状引流槽和出液槽来引导电解产物的排出，在一定程度上解决了电解产物排出困难和流场不均匀的问题，但仍然存在一些不足。
[0006]1.风车状分布的弧线状引流槽和出液槽加工难度较大，耗时较长，加工成本较高。
[0007]2.出液槽的外缘的沿程阻力较大，且外缘的电解产物较多，这不利于电解产物的顺利排出和保证流场分布的均匀性。
[0008]因此，开发出一种设计简单的、易于加工的、使得电解产物更加顺利地排出和流场分布更加均匀的阴极具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的是提供一种易于加工的、使得电解产物更加顺利地排出和流场分布更加均匀的用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极。
[0010]一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，包括出液槽、引流槽、汇液槽、进液孔、出液孔和凸台，所述的出液槽为沿阴极径向走向的直侧壁阶梯槽，由窄槽和宽槽两部分组成，窄槽靠近阴极的圆心一侧且不与汇液槽相贯通，宽槽靠近阴极的外缘且其出口位于阴极的外缘;宽槽的宽度大于窄槽的宽度。
[0011]所述的出液槽的两侧壁关于阴极径向线对称。
[0012]所述的出液槽沿圆周方向均匀分布，且位于两相邻引流槽中间。
[0013]所述的出液槽的数量为12?24个，窄槽的宽度为0.2?1mm，宽槽与窄槽的宽度差为0.2?Imm0
[0014]本发明的优点。
[0015]1.易于加工，成本低。因为出液槽和引流槽均为直槽，形状简单，容易加工。
[0016]2.电解产物排出通畅，流场分布均匀。因为沿程阻力与路程长度成正比，故在靠近阴极外缘的出液槽内，液体与槽壁的沿程阻力最大，而宽槽可以提供更大的流动空间，这就使得液体流动相对较为通畅，电解产物才能随着液体更加顺利地排出；另一方面，外缘的电解产物较多，宽槽可以容纳在其下对应的更大面积的掩膜区域内经电解加工所产生的电解产物，这使得电解产物有足够的空间排出，同时这也降低了电解产物堵塞出液孔及出液槽的机率，使得液体可以顺利到达加工区域，从而使得流场分布均匀。
【附图说明】
[ΟΟΠ]图1为阴极的不意图。
[0018]图中标号名称:1、出液槽;2、出液孔;3、引流槽;4、进液孔;5、汇液槽;6、凸台；7、
窄槽;8、宽槽。
【具体实施方式】
[0019]下面结合图1对本发明的实施作进一步描述。
[0020]如图1所示，一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，包括出液槽1、引流槽3、汇液槽5、进液孔4、出液孔2和凸台6，出液槽I为沿阴极径向走向的直侧壁阶梯槽，由窄槽7和宽槽8两部分组成，窄槽7靠近阴极的圆心一侧且不与汇液槽5相贯通，宽槽8靠近阴极的外缘且其出口位于阴极的外缘，出液槽I的两侧壁关于阴极径向线对称。
[0021]出液槽I沿圆周方向均匀分布，且位于两相邻引流槽3中间。
[0022]阴极的直径为60mm，阴极上的出液槽I的数量为24个，出液槽I中的窄槽7的宽度为
0.5mm,长度为6mm;宽槽8的宽度为I.5mm，长度为13mm;汇液槽5的直径为1mm;汇液槽5、引流槽3、出液槽I的深度均为1.5mm;进液孔4和出液孔2的直径均为0.5mm。汇液槽5和引流槽3之间构成相互连通的封闭空间，且封闭空间与外界不连通；另一方面出液槽I也形成了各自独立的与外界连通的出液通道，且出液通道与上述封闭空间不连通。电解加工时，电解液经汇液槽5和引流槽3内的进液孔4进入柔性多孔介质内，一部分经由阴极上出液孔2到达出液槽I排出，一部分从柔性多孔介质的侧面直接排出，剩余部分的电解液继续流动渗透，参与电解加工的刻蚀反应。由于宽槽8的面积大于窄槽7的面积，故宽槽8其下所对应的掩膜的面积也更大，对应的掩膜孔的数量也越多，每个掩膜孔内发生电解蚀除反应后产生一定量的电解产物，这样宽槽8所对应的电解产物也更多，宽槽8广阔的流动通道不仅给予电解液足够的流动空间，而且可以容纳更多的电解产物并使之逐次排出。该阴极设计简单，易于加工，能使电解产物排出通畅，流场分布均匀。
【主权项】
1.一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，包括出液槽(I)、引流槽(3)、汇液槽(5)、进液孔(4)、出液孔(2)和凸台(6)，其特征在于:所述的出液槽(I)为沿阴极径向走向的直侧壁阶梯槽，由窄槽(7)和宽槽(8)两部分组成，窄槽(7)靠近阴极的圆心一侧且不与汇液槽(5)相贯通，宽槽(8)靠近阴极的外缘且其出口位于阴极的外缘;宽槽(8)的宽度大于窄槽(7)的宽度;所述的出液槽(I)的两侧壁关于阴极径向线对称。2.根据权利要求1所述的一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，其特征在于:所述的出液槽(I)沿圆周方向均匀分布，且位于两相邻引流槽(3)中间。3.根据权利要求1所述的一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，其特征在于:所述的出液槽(I)的数量为12?24个，窄槽(7)的宽度为0.2?Imm，宽槽(8)与窄槽(7)的宽度差为0.2?1mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的阴极，包括出液槽、引流槽、汇液槽、进液孔、出液孔和凸台。出液槽为沿阴极径向走向的直侧壁阶梯槽，由窄槽和宽槽两部分组成，窄槽的宽度小于宽槽的宽度，窄槽靠近阴极的圆心一侧且不与汇液槽相贯通，宽槽靠近阴极的外缘且其出口位于阴极的外缘。出液槽沿圆周方向均匀分布，且位于两相邻引流槽中间，出液槽的两侧壁关于阴极径向线对称。该阴极能使电解产物排出更容易，流场分布更均匀，进而提高电解加工质量。
【IPC分类】B23H3/04
【公开号】CN205200737
【申请号】CN201520849219
【发明人】明平美, 赵晨昊, 周维海, 张晓东, 李欣潮, 陈月涛, 张艳华, 赵云龙
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年10月30日