通过有源矩阵电化学沉积在气缸盖衬垫上制造局部制动件的方法

专利名称：通过有源矩阵电化学沉积在气缸盖衬垫上制造局部制动件的方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学沉积(ECD)的方法和装置。更具体地，涉及一 种成组的多电极ECD装置以及用一种静态的常规形状的阳极矩阵生成无限 多种类的外形形貌的方法，更具体地涉及采用ECD方法的MLS垫圈上的环 形制动件的制造。
背景技术：
一些加工的产品在金属工件上需要极细，高精度的轮廓形状。例如，用 于密封内燃机压縮室的金属垫圈通常包含一环状表面形状的制动件以提供一 均匀的应力分布、平面接触，以及无过度预载压縮的紧密密封。同时，均匀 的应力分布降低了失效率并延长了垫圈寿命。环状表面形状的制动件的锻造 对所有现有的工艺技术来说都是一项极度的挑战。最通常地，运用模压操作 来成型该很薄的制动件的轮廓的厚度通常在60-150微米之间制动件。然而， 模压操作的结果往往不令人满意，因为在该非常薄的薄层表面上产生了过度 变形和应力。
该垫圈制动件的例子只不过是在制造金属零件中，需要运用精密的轮廓 特征的许多工业应用中的一个。因此，需要一种改进的制造工艺以在工件上 形成三维尺寸的形状特征。若在执行这种工艺时不需要将成型工具和工件旋 转或相对运动将会很令人合意。进一步的希望发展出这样一种具有通用种类 和应用的工艺通过程序控制来产生无限种类的具有特定断面形状的轮廓。

发明内容
本发明构思了一种在工件上通过利用一静态、通用、多段的电极阵列产 生电化学沉积建立工件的三维形状的方法。该方法包含提供多个阳极电极的 步骤，每个都具有一活性底端，以规则矩阵方式支持多个电极，并使每个电极同其他的相绝缘，并通过建立一电路，其中每个电极形成独立阳极，提供 一阴极工件具有一用于于其上构型的工件表面，以该工件表面支持工件与电 极的活性底端相对的隔开一定距离，使一富含金属离子的电解质流过工件表 面和活性底端之间的空间，选择性地改变该传递给特定电极的电能，以使电 解质中的金属离子减少或沉积到三维形状的工件表面，支持所有电极的活性 底端相对于其他的底端呈固定关系并相对于被整个电化学沉积操作中的加工 工件呈固定关系。
根据本发明的另一方面， 一运用多段电极阵列通过电化学沉积在工件上 建立三维形状的方法，包括如下步骤提供多个阳极电极每个具有一活性底 端，按有序阵列方式支持该多个电极，使每个电极相对其他电极绝缘，每个 电极建立一独立电路，提供一阴极工件具有一用于在其上构型的工件表面， 以该工件表面支持该工件与电极的活性底端相对的隔开一定距离，使一富含 金属离子的电解质流过工件表面和活性底端之间的空间，选择性的改变该传 递给特定电极的电能，以使电解质中的金属离子减少或沉积到三维形状的工 件表面，并用一电绝缘体掩蔽工件表面的一部分以防止金属离子沉积到选择 的工件表面区域。
本发明的方法提供了一十分精确的，无压的技术以利用有源矩阵电化学 沉积在工件上形成环形的形貌形式。该方法使能量有效利用，并良好的保存， 并提供十分准确的形状。该方法方便的适用于通过使用电脑或其他电子过程 控制装置的程序控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造夹持于气缸盖和内燃机本体之 间的衬垫的方法。该方法包含下列步骤提供一具有工作表面的片状金属衬 垫本体，形成至少一开口在衬垫体上的缸膛，支持多个呈规则矩阵的电极每 个与其他电性绝缘，建立一电路，其中每个电极形成独立阳极，以该工作表 面支持该衬垫本体与电极隔开一定距离，建立一电路，其中衬垫体形成一阴 极，使一富含金属离子的电解质流过工件表面和活性底端之间的空间，通过 在多个电极和衬垫体建立一电势以使在电解质中的金属离子减少或沉积在工 作表面上在缸膛上形成一通用的环形制动件，以及随着时间的经过通过选择 性的改变该传递到电极上的电能，在制动件上形成一环状压紧表面。本发明的制造一具有一环形形状制动件的衬垫方法为传统的模压工艺提 供了一经济的替代方法并提供了极度细致的质量控制。更进一步，用于生产 该电极列工具的价格比制造同样应用的模压工具的价格要低。通过直接在衬 垫体上形成一形状的制动件，而去除了激光焊接或其他的附属工艺从而实现 了本发明的另一个优点。进一步，实现了减少钢板的消耗。并且，除此之外， 通过将电解质充满各种类型的金属离子，有机会使用工程合金。


下面通过结合附图和具体实施方式
将会对本发明作的优点和特征得到更 进一步的了解。
图1是内燃机的简化局部截面图，显示一位于气缸盖和本体之间以提供 夹紧保持力的垫圈；
图2是气缸盖垫圈的一实施例的俯视图3是一为突出显示它的压紧表面的侧面轮廓而将制动件尺寸高度放大 的垫圈的部分立体图4是通过程序控制在工件上建立三维形状的方法和装置的示意图； 图5是根据本发明的一有源矩阵式电化学沉积工具的简化的透视图； 图6是如图5中描述的工具的分解视图7是显示了一置于有源矩阵式电化学沉积工具内的工件以及一穿流该 工件和该电极之间的电解质的放大的部分截面图； 图8是电极的另一具体实施例的放大的截面图； 图9是电极的再一具体实施例的放大的截面图10是一以放大的形式描述了两相隔离的工件表面的剖面形状，金属 离子通过电场的影响从电解质中去除的示意图11是一描述选择性电极被充电以通过电化学沉积形成形貌轮廓的时 序示意图12是图10的示意图，但描述了另一可选的以层状生成轮廓剖面的供 能顺序；
图13是一类似图11的时序图，但描述了图12的电极转换序列；图14是一通过电化学沉积形成的任意的目标轮廓，用可变量确定空间 数值的方式来描述本发明的数字化规则。
具体实施例方式
参看附图，在这几副图中相似的数字代表相似的或相应的组件， 一内燃
机的典型实例一般如图1中的20所示。该内燃机20包括一活塞22，被成型 于发动机本体26内的缸膛24所支持以在其内往复运动。一气缸盖28相对该 本体26设置并封住缸膛24以形成一压缩室。一火花塞30或其他点火装置可 连接压縮室来启动点火。当然，压縮点火发动机可以是不同的构造。 一气缸 盖衬垫， 一般如32所示，具有一片状金属本体40，置于气缸盖28和本体26 之间，以在其间实现气密性密封。螺钉34或其他的紧固件间隔排布以施加一 分布的夹钳负载，该螺钉34穿过在垫圈本体40上的相应的孔35。
如图2所示的气缸盖衬垫32的实例包括四个相隔的开口 36对应于相连 的发动机的缸膛。开口 36的数量，尺寸和排列从一个发动机实施例到另一个 都将不同。典型的， 一制动件38将环绕每个开口 36并代表衬垫32的最厚的 部位。在间隙较窄的实例中，邻接制动件38会在内开口 36之间相交。制动 件38的目的是为了聚集所有的压縮压力于缸膛周围24的确定区域，从而增 强衬垫32密封效果且不超过预载压力。本发明的制动件38通过电化学沉积 技术形成，其中金属离子从电解质中去除并沉积在垫圈本体40上的预想的区 域和厚度。
如图3所示，显示了与衬垫本体40片段连接的制动件38的高度放大视 图。制动件38的上紧压表面42特意地环绕以对应周围螺钉34的相对位置和 预设的夹钳负载。考虑到气缸盖28的收縮和螺钉34的伸长，以及制动件周 围的可变的热膨胀，以及制动件38的压縮性等方面的因素， 一理论的轮廓形 成于紧压表面42，这样，当气缸盖28通过螺钉34按规范扭转一定的转矩被 固定于本体26之上时，制动件38内形成一平均的压力分布，该平均的应力 分布转换为在衬垫32和相应的本体26和气缸盖28之间的均衡的密封。如图 3所示的轮廓经充分放大，在实践中该轮廓的变化不易被肉眼所察觉。典型 的，要达到理想的分布在制动件38内的均匀应力，外形高度的变化在60-150 微米之间就足够了。 .图4-7描述了本发明的用于生成三维形状的，在这里用衬垫制动件38作 为实例，电化学沉积的装置和方法。根据本发明的方法，该金属衬垫本体40 置于工作台44上。该工作台44可沉浸在一盛装液体电解质48的电解槽46 内。该本体40部分被掩膜罩住以防止无意中的金属离子沉积在制动件38的 预设区域之外。该掩膜在这种条件下包含一内隔板50和一外隔板52。该内 隔板50可以，在本例中，呈碟形结构，有一环状外边54以界定将要形成的 该制动件38的内边界。更佳地，该内隔板50带有一中心孔56，电解质可以 从中流过。该外隔板52具有一环状内边58，与内该内隔板50的外边45相 对设置。内边58和外边54之间的间隔使该衬垫40的一预设的区域暴露，在 其上将会形成制动件38。该外隔板52也可包含多个具有基本上同一高度的 直立垫60。该直立垫提供两种功能。第一，直立垫60的上部提供其相对的 工具部件抵接其上的隔离板；第二，该垫60之间的间隙允许电解质流过极间 的区域，该区域取决于该电解质流动的方向。
该工作台44也可包括一个或多个定位销62,以通过螺钉孔35或其他的 形状来对准该衬垫40的位置。该定位销62也使一多段电极阵列对准， 一般 的如64所示。在电极阵列64的绝缘体68中形成的定位孔66容置定位销62。 在本发明的更佳实施例中，该电极阵列64包括多个常规的隔开的电极70， 各自隔开的电极70排成一环形形式，其对应于将要在本体40的工件表面形 成的制动件38的环形形状。如此，当处于定位孔66内时，该定位销62通过 电极70各自的与衬垫40的工作表面相对设置的活性底端72，和正对内隔板 50和外隔板52之间将形成的制动件38的沟壑，精确的对准各个电极70。
现在参见图4，显示了一电极阵列64部分浸入电解质槽46的液体电解 质48中的示意图。每一个独立的电极70或电极组70，是通过导线74连接 到一开关单元76上。该开关单元76依次电性连接于电源78的正极。该电源 78的负极直接连接于衬垫本体40或工作台44,该负极然后作为电解池的阴 极部分。该电极70包含电解池的阳极部分。当该电源78通电时，该开关单 元76使任一或所有的独立电极70构成一完整电路。当发生这种情况，在电 极70的开关闭合的活性底端72和气缸盖衬垫32的导体金属体40之间建立 一电压差。在液体电解质48中的金属离子在电场作用下在溶液中减少或沉降并沉积于电解池的阴极部分。相应地，这些金属离子在衬垫40的上工作表面 积累形成一三维形状的构型。
随着时间的推移，通过选择性的改变被导通或者切断的电极70，沉积的 金属离子的轮廓外形可以生长或建立在衬垫体40的工作表面。该制动件的压 紧表面42的特定外形可以预先确定并且作为外形数据80输入到带有图形用 户界面(GUI)的电脑控制器82。该GUI是一可以与用户交互的软件。它不 仅仅包括监控器，也包括键盘，电脑硬件，和软件。该电脑控制器82通过一 PCI界面84或其他界面功能性地控制脉冲电源78和开关单元76，以至于该 独立的电极70可以被充电或放电，例如，在电化学沉积过程中的合适的时间 选择导通或切断。
该电源78，同开关单元76—起，产生一临时的电场，该电场可以根据 局部电子沉积量的需要而局部化。根据一种实施方式，该局部电场的振幅可 以改变，或者另一情况下，该应用时间可以根据生成的制动件38轮廓的不同 场合而改变。ECD脉冲作为具体的过程控制一种实施例，因为ECD脉冲可 提供细致的颗粒尺寸和允许直接的数字化控制。ECD脉冲应用统一的电脉冲 和仅改变应用时间来提供不同的制动件38的高度。通过PCI界面84，电脑 控制器82控制所有的开关以至于该制动件38的外形可全部程序化。同样在 电脑控制器82和该脉冲电源78之间通信，以控制脉冲。
更佳地，该液体电解质48在槽46之中再流通，如图4所示。在此，使 用过的电解质从槽46中通过导管86排除。该从槽46的流出物被导入一存储 槽88以缓冲电解质温度和它的浓度。该电解质48随后在泵92的作用下流过 一过滤器90。从此，该电解质48被导入一补给单元94中以补给离子和调整。 离子补给是需要的，因为在电化学沉积的过程中，电解质中的金属离子被消 耗。如果该电极70是不能溶解的，不需要更换电解质就可以添加消耗掉的离 子。有很多的方法来制造用以添加到补给单元94的金属离子。例如，以金属 氧化物可以被导入以跟一对应的酸反应从而在隔离槽中产生水和金属盐。可 替换地，可应用一隔膜来分离两电解池以产生需要的盐溶液而不引入不相关 的离子。或者，可以引入一种附加的具有一大的可溶反应表面的阳极，例如 一大的薄片或蜂窝结构。
ii在补给单元94，金属离子的聚集同PH值和其他离子一同被监测。可消 耗的化学物质和其他的必要处理可相应的添加。进一步，杂质可从该单元94 中释放。该处理过的，重新添满的电解质48随后通过泵96抽回电解槽46 中。在图4所示的排布中，泵96将电解质通过内挡板50运送至开口 56中。 当然，多个可进入电解质槽46的入点可被标明并依赖于特殊的应用的构造。 在本实施例中，该电解质48从开口 56中涌出并进入衬垫40和电极阵列64 的间隙。该电解质48流以预定的液压和流速径向通过存在于间隔衬垫60之 间的电极间的间隙向外蔓延。 一相反的流向是可能的，也可以是其他的流向。 在更佳的实施例中，该电极间间隙，例如，在衬垫40和电极70的活性底端 72之间的空间，范围在0.4-3.0mm宽。为了实现一高沉积率，提供一高速的 电解质对流。该电解质流速设置于05,4.0m/s，比现有技术的电化学沉积过 程的传导的对流速度要更高。
在电解质流48中的金属离子处于导通时的电极70之下时，将会经历减 少并沉积在该衬垫表面，例如，在内挡板50和外挡板52之间的槽内的工件 表面。所述减少的情况直到邻近的阳极部分例如电极70被接通时，才会发生。 这是用于局部化位于衬垫32的本体40上的金属离子的沉积的机制。在阳极 上，例如，该电极70，氧化产生氧气和/或金属离子。在一难溶的阳极的例 子中，例如一用钛或其他抗电解质且导电的材料，只生成氧气且电解质48 中去除的金属离子必须在单元94中重新补充。
图8和图9描述了一些替代的途径，其中电极是可溶的并且含有同电解 质48中包含的金属离子相同或相似的材料组成的。这样，在金属离子从液体 电解质48中去除的同时，它们被瞬间通过电极的溶解反应重新补充。特别的， 在图8中，其中主要的目的是用于区分优选实施例中的不同的组件和特征， 该电极导线74'加入该电极70'，电极70'由多个包含在一阳极箱IOO，的金属 颗粒98'组成。一前部的，不溶的金属屏102，阻止该金属颗粒98'从阳极箱100' 中掉出，但允许其和电解质的接触。该颗粒98'通过不溶的金属屏102，被氧 化成金属离子。在弹簧力71'的作用下，该位于后排的颗粒98'在其前排颗粒 溶解后被推入前排。当阳极箱快空的时候，将会被填充新的金属颗粒98'。 因此，即使该阳极材料是可溶解的，该电极70'的活性底端72，总是有一恒定的位置。
图9提供了另一可溶电极的方案。在这里用双撇号区分该具体实施方式
的不同特征。在图9中，该可溶阳极，或电极70"，包含一延伸的棍状导线。 该电极70"可以位于引导衬套104"内。在这种情况时，该延伸的电极70"当 它的前部活性底端72"在氧化过程中被腐蚀时进料。 一基本上恒定的阳极位 置，例如，活性底端72"，可以保持间歇性的送料。该电极70"的截面可以是 圆形或方形或其他的形状以填充该电极的预设空间。该小的从最初的前端位 置的回撤可以被导线进料补偿，同样适用腐蚀的加剧。该腐蚀的加剧是通过 增加电压和/或时间来实现的，通过电脑控制器所控制。该喂料导线74"示意 性的用一电极70"的滑动接触表面表示以至在电极70"被推向前以补偿腐蚀 的同时保持电导性。当然，在可溶电极的例子中其他的技术以及方案也是可 行的。
不管经过补给单元94或通过可溶电极70'， 70"的离子补给是否完成， 该沉积材料可以包括镍，铁以及各种能电化学沉积在工件表面上的合金。该 沉积形成物机械性能可以通过采用设计的合金改进。
图10-14更详细的表示了该用以产生任意轮廓形貌的数字化过程，但为 了延续上文中的例子用衬垫制动件38表示。更详细的参见图10和11所示， 描述了一排列成柱状的过程。该排列成柱状的过程由于它的在压紧表面42 上产生更少的表面分割的倾向而使人满意。在这种情况时，通过电脑控制器 82设置一程序来控制该在开关单元76内的转换形式。 一程序根据对应目标 几何形状的数据文件80以及其他的加工标准运行。在这些图中，电极70示 意性的用小方块表示。未画阴影的本体代表电极开关断开。另一方面，遮住 的本体代表电极70开关接通，如此从电源78中传递正的电势。
图11代表了一开关形式的序列，在超过九次时间间隔中包含一次或多次 脉冲，从而形成一在制动件38的压紧表面42上的剖面轮廓。该结果的阶梯 状轮廓通常近似于一理论的或目标表面轮廓106。该目标轮廓106根据电极 70的宽度被分为均等的部分。随后从每一个编程的部分的表面形貌设计中计 算出开关式样和腐蚀时间。图11示例了该沉积过程，包括多个步骤。在化学 沉积的开始阶段，只有两邻接的电极70处于开关接通状态，形成直接位于其下的第一纵列(1)。在第二次时间间隔(2)，五个电极70处于开关接通的状
态，如此建立新的纵列并建立在前面的纵列之上。该序列随着首先通过输入
外形数据80的程序设定的不同纵列的沉积的持续时间进行。该沉积持续时间 和该开关形式一起变化以在工件表面生成一三维尺寸的外形。在制动件38 的实施例中，该电极70呈单环排列，且该三维形状跟随该环形序列变化。本 领域的技术人员将会希望电极70可被排列成矩阵的构型以至于可以通过一 静态的通用的多段的电极阵列64生成任意的三维形状。
图12和13代表了一种取代的沉积方案，包括一开关形式逻辑，用于形 成层状的而不形成纵列状。在这种情况下，具有统一或可变厚度的层(1)-(9)沉积在一开关形式上，刚好与图10和11所示的相反。能获得相似的结 构，但该最宽的基层(1)首先被放置，且最窄的顶层(9)被最后放置。当 电脑控制器82根据轮廓设计断开越来越多的队列中的开关时不同区域的宽 度收縮。在最后的层(9)被沉积之后，该电脑控制器82断开所有的开关且 关闭电源78.
现参照图14，为决定阴极矩阵分配的基本规律，例如，描述了电极70 的尺寸特性，以及根据所给参数的层厚。图14利用了如下可变参数 轮廓度(Profile tolerance) -a; 循环时间-T;
最大剖面斜度-P; 腐蚀率-v;
沉积层的总数(例如，沉积间隔)-n;
阳极截面宽度-w;以及
层厚-h。
利用如图14所示的参数，必须满足下列最坏情况时的标准
w =-= a-
(1 ) cos (9
(2) sin6>
《
(3) /2 = v.r/n
14这些给定的参数包括外形精度的要求(a)，变化速率，和加工速度。三 个条件必须满足最低要求。违背第一个条件(电极70的最大宽度)会导致一 过大的阳极截面，这就不能满足在最陡峭剖面处的公差。根据该第一条件， 如果该斜坡相对于水平线呈零度则不需要分割。这是因为该最大分割宽度在 零度斜坡时是无穷大的。在另一方面，如果该曲线在某处遇到一垂线时，.该 最大分割宽度必须同公差带(a) —样小。违背第二个条件(最大层厚)也会 导致不满足额定的公差(a)。违背第三个条件(最小层厚)会导致过程太慢， 不能满足总过程的循环时间需要。这三个条件决定了最坏的情况。给出了安 全系数以决定该实际分割宽度和层厚。该最大分割宽度(w)将成为对阳极 矩阵而言的关键标准。分割太多会增加排列电极的加工成本。在另一方面， 比最大宽度w更大的分割不能满足该精度规范。给出层厚(h)和外形样式， 可生成一数据文档80以控制该数字化过程。该数据文档80将包含每一层的 信息，包括层数，沉积时间，和该电极70的开关形式。该沉积时间决定了层 厚。该开关形式取决于在一定的振幅下的外形范围。
在该阳极和外形在被适当的分割为相同的截面后，下一步该从每一个外 形设计的程序段决定该开关形式和腐蚀时间。这些都以一个相似的方式完成， 且不论使用纵列的工艺(图10-11)还是层叠的工艺(图12-13)都会产生一 些改变。
虽然本发明的较佳实施例通过制造一内燃机20的衬垫32的过程得到阐 明，本领域的技术人员会希望该多段电极阵列64，经过可程序化的开关单元 76以及脉冲电源78的操作后，可以被用作制造一带有无限多种的三维形状 的工件表面。通过改变输入到电脑控制器82的该剖面数据80，并通过扩大 尺寸和该正极矩阵64的分解，如果该前述的标准达到的话，几乎可以达成任 何三维尺寸构型。因此，通过用一静止的多段的电极阵列的电化学沉积在工 件表面上建立三维尺寸方法可以被用于任何领域的任何应用且不受限于生产 气缸盖衬垫32上的制动件38。
明显的，根据本发明的上述具体实施方式
，本发明还可以做出各种变 化，即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变 化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。
权利要求
1. 一种通过运用静态、通用、多段的电极阵列的电化学沉积作用在工件表面以建立三维形状的方法，所述方法包括下列步骤提供多个阳极电极，每个都具一活性底端；按有序阵列方式支持多个电极；使每个电极同其它的电极相绝缘；建立一电路，其中每个电极形成独立阳极；提供一阴极工件，具有一于其上构型的工件表面；以该工件表面支持工件与电极的活性底端相对的隔开一定距离；使一富含金属离子的电解质流过工件表面和活性底端之间的空间；选择性地改变传递给特定电极的电能，以使电解质中的金属离子减少或沉积到三维形状的工件表面；支持所有电极的活性底端相对于其他的底端呈固定关系并相对于被整个电化学沉积操作中的加工工件呈固定关系。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述的电解质流过的步骤包括保持一 电解质流动速率为0. 5-4米/秒之间。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述的电解质流过的步骤包括再循环 该电解质，并进一步包括补充该富含金属离子的电解质以补偿沉积在工件表 面的损失的金属离子的步骤。
4. 如权利要求3所述的方法，其中所述的补充歩骤包括向位于工件表面 和活性底端之间的空间上游的电解质加入金属离子。
5. 如权利要求3所述的方法，其中所述的补充步骤包括从该阳极溶解金 属离子。
6. 如权利要求5所述的方法，其中所述的从该阳极溶解金属离子的步骤 包括掩蔽位于多孔膜后面的阳极颗粒。
7. 如权利要求5所述的方法，其中所述的从该阳极溶解金属离子的步骤 包括独立的朝向所述的工作表面移动所述的阳极。
8. 如权利要求3所述的方法，其中所述的补充步骤包括向位于工件表面和活性底端之间的空间上游的电解质加入金属离子。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述的再循环歩骤包括从电解质中过 滤出杂质。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述的选择性地改变电能的步骤包 括改变局部能量场的振幅。
11. 如权利要求1所述的方法，其中所述的选择性的改变电能的步骤包 括改变局部能量场的持续时间。
12. 如权利要求1所述的方法，进一步包括用电绝缘体掩蔽一部分工作 表面以防止金属离子沉积到工作表面选定的区域。
13. —种通过利用多段电极阵列的电化学沉积作用形成工件表面的三维形状的方法，所述的方法包括下列步骤提供多个阳极电极，每个都具一活性底端；按有序阵列方式支持多个电极；使每个电极同其它的电极相绝缘；通过 建立一电路，其中每个电极形成独立阳极；提供一阴极工件具有一用于在其 上构型的工件表面；以该工件表面支持工件与电极的活性底端相对的隔开一 定距离；使一富含金属离子的电解质流过工件表面和活性底端之间的空间； 选择性地改变该传递给特定电极的电能，以使电解质中的金属离子减少或沉 积到三维形状的工件表面；用电绝缘体掩蔽一部分工作表面以防止金属离子 沉积到工作表面选定的区域。
14. 如权利要求13所述的方法，其中所述的电解质流过的步骤包括保持 一电解质流动速率为0. 5-4米/秒之间。
15. 如权利要求13所述的方法，其中所述的电解质流过的步骤包括再循 环该电解质并进一步包括补充该富含金属离子的电解质以补尝沉积在工件表 面的损失的金属离子的步骤。
16. 如权利要求15所述的方法，其中所述的补充步骤包括向位于工件表 面和活性底端之间的空间上游的电解质加入金属离子。
17. 如权利要求15所述的方法，其中所述的补充步骤包括从该阳极溶解金属离子。
18. 如权利要求17所述的方法，其中所述的从该阳极溶解金属离子的步骤包括掩蔽位于多孔膜后面的阳极颗粒。
19. 如权利要求17所述的方法，其中所述的从该阳极溶解金属离子的步 骤包括独立的朝向所述的工作表面移动所述的阳极。
20. 如权利要求15所述的方法，其中所述的补充步骤包括向位于工件表 面和活性底端之间的空间上游的电解质加入金属离子。
21. 如权利要求15所述的方法，其中所述的再循环歩骤包括从电解质中 过滤出杂质。
22. 如权利要求13所述的方法，其中所述的选择性的改变电能的歩骤包 括改变局部能量场的振幅。
23. 如权利要求13所述的方法，其中所述的选择性的改变电能的步骤包 括改变局部能量场的持续时间。
24. 如权利要求1所述的方法，进一步包括支持所有电极的活性底端相 对于其他的底端呈固定关系并相对于被整个电化学沉积操作中的加工工件呈 固定关系。
25. —种制造夹持于气缸盖和内燃机本体之间的衬垫的方法，该方法包 含下列步骤提供一具有工作表面的片状金属衬垫本体；形成至少一开口在衬垫体上的缸膛；支持多个呈规则矩阵的电极；使每个电极与其他电极电性绝缘；建立一电路，其中每个电极形成独立阳极；以该工作表面支持该衬垫本体与电极隔开一定距离；建立一电路，其中衬垫本体形成阴极；使一富含金属离子的电解质流过工件表面和活性底端之间的空间； 通过在多个电极和衬垫本体之间建立一电势以使在电解质中的金属离子减少或沉积在工作表面上，在缸膛上形成一通用的环形制动件；以及随着时间的经过，通过选择性的改变该传递到电极上的电能，在制动件上形成一环状压紧表面。
26. 如权利要求25所述的方法，进一步包括用电绝缘体掩蔽一部分工作表面以防止金属离子沉积到工作表面选定的区域。
27. 如权利要求25所述的方法，其中所述的电解质流过的步骤包括保持 一电解质流动速率为0. 5-4米/秒之间。
28. 如权利要求25所述的方法，进一步包括支持所有电极的活性底端相 对于其他的底端呈固定关系并相对于被整个电化学沉积操作中的加工工件呈 固定关系。
29. 如权利要求25所述的方法，其中所述的选择性的改变电能的步骤包 括改变局部能量场的振幅。
30. 如权利要求25所述的方法，其中所述的选择性的改变电能的歩骤包 括改变局部能量场的持续时间。
全文摘要
一种制造内燃机(20)的衬垫(32)的方法包括，通过过电化学沉积工艺在金属衬垫(40)上成形一通用环形制动件(38)。一电解池包括形成一阴极的衬垫体(40)。该制动件(38)通过在持续时间内选择性的改变释放给选择性电极(70)的电能形成一环状紧压表面(42)。富含金属离子的电解质(48)通过电极间间隙以高速泵出。一电脑控制器(82)在给定的时间和额定期间内接通选择性电极(70)，使电解质(48)中的金属离子减少或沉积在衬垫体(40)上，且是为紧压表面(42)以纵列或层状形成一接近于目标表面形状(106)的三维形状。本发明的建立一三维形状方法可应用到除了气缸盖(32)以外的其他工作表面。
文档编号C25D5/02GK101448982SQ200780018573
公开日2009年6月3日 申请日期2007年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者月峰·罗 申请人:费德罗-莫格尔公司