旋转式微通道板腐蚀装置与腐蚀方法与流程

本发明涉及微通道板的制备技术领域，具体而言涉及一种旋转式微通道板腐蚀装置与腐蚀方法。

背景技术：

微通道板是一种特殊光学纤维器件，是一种先进的具有传输、增强电子图像功能的电子倍增器，具有体积小、重量轻、分辨率好、增益高、噪声低、使用电压低等优点，它利用其二次电子发射特性，可使高速碰撞在内壁(通道)上的电子成倍增加，使之达到万倍以上的电子增流。利用这种特性，目前微通道板广泛用于光电倍增管、像增强器、微光电视、x光像增强器、高速示波管以及光子计数、x-射线、紫外光子、电子、离子、带电粒子、亚原子粒子等多领域的探测应用。

微通道板的生产过程涉及到的步骤众多，其中腐蚀过程用于微通道孔的形成，通道孔(内壁)质量的好坏对于产品性能有着直接的影响。目前主流的腐蚀方法是借助恒温磁力搅拌器的磁石转子搅动烧杯中的酸碱液。该方法受控于流体在通道板表面的流速大小与方向不定，影响了通道孔内部腐蚀残余的及时析出以及腐蚀液在通道孔内的更新，因此腐蚀效率较低且表面质量差。

技术实现要素：

为了克服现有微通道板腐蚀方法和设备中的不足，本发明提供了一种旋转式微通道板腐蚀装置，用于解决目前微通道板腐蚀效率低，表明质量差的技术问题。

根据本发明的目的提出一种旋转式微通道板腐蚀装置，包括：

用于提供扭转动力的电动机；

用于传递扭转力的液压传动组件，具有与所述电动机连接的液压传动轴；

用于放置腐蚀夹具的托盘，与液压传动组件连接；

用于放置微通道板的石英腐蚀夹具，设置在所述托盘上；

用于装盛腐蚀及清洗液的腐蚀槽；

用于控制腐蚀及清洗液用量和更换时间的供排液系统；以及

用于清洗微通道板的超声波装置，设置在腐蚀槽底部；

其中，电动机输出的扭力通过液压传动组件施加到托盘上，驱动托盘可进行周向旋转，并且所述液压传动组件为可升降液压传动组件，在其驱动下使得托盘上下升降以进入和脱离腐蚀槽；

所述液压连杆组件将腐蚀托盘和电动机置于腐蚀液位上下两侧，腐蚀过程中所述腐蚀槽中液体完全没过石英腐蚀夹具，并通过所述托盘自身旋转来实现微通道板快速腐蚀。

优选地，所述微通道板的石英腐蚀夹具置于托盘中，每个托盘放置两个石英腐蚀夹具，并且微通道板的表面法向量与旋转线速度垂直。

优选地，所述托盘的四周和底部为镂空结构。

优选地，所述旋转式微通道板腐蚀装置具有多组托盘，均匀地围绕所述液压传动组件为轴线的方向布置。

优选地，所述腐蚀槽的容积为30-200l，腐蚀液在每道工序中均注满整个腐蚀槽。

优选地，腐蚀过程中，托盘位置处于腐蚀槽的液位之下150mm处。

优选地，所述液压传动轴为多段升降结构，每段升降高度50-100mm。

本发明还提出一种微通道板腐蚀方法，包括：

通过供排液系统向腐蚀槽注入硝酸溶液，将液压传动组件连带托盘一起上升至完全露出液位表面，再将已经装好待腐蚀的微通道板的夹具装入托盘，托盘中的微通道板表面法线与旋转方向垂直；

然后，将托盘下降到微通道板完全浸没在硝酸中，设定托盘转速，按照预设工艺步骤和时间进行腐蚀，流体平行略过微通道板表面，微通道孔内部的腐蚀残余随表面流动液体带出；

其中，腐蚀过程中，根据设定的更新内部的腐蚀液，加速腐蚀过程，其中，更换腐蚀液过程，微通道板保持在腐蚀液的液面之下。

优选地，在更换腐蚀液过程中，通过电动机使托盘停止转动，将使用后的腐蚀液排掉至刚好没过微通道板后，注满性新的腐蚀液，往复三次，开始下一道腐蚀工艺。

优选地，所述腐蚀过程的具体操作包括：

将腐蚀槽中组满浓度为1当量的硝酸溶液，并将微通道板待腐蚀件放置于旋转腐蚀装置中，浸入液面之下，以60r/分钟的转速开始进行每一次旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

第一次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满1当量的硝酸溶液，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，每次腐蚀时间为与上一次腐蚀过程相同；

第二次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满1当量的硝酸溶液，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，每次腐蚀与上一次腐蚀过程相同；

第三次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满纯水，反复两次后，注水与排液同时开启，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-20分钟；

控制液压传动组件启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至另一个注满10wt％的naoh溶液的腐蚀槽中，并开始旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

第二次启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至另一个注满纯水的腐蚀槽中，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为15-30分钟；

将腐蚀槽中的纯水排空，重新注满1当量的硝酸；随后开始旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满纯水，反复两次后，注水与排液同时开启，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-20分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至注满双氧水的腐蚀槽中，打开超声波装置，进行双氧水的超声处理，时间为5-10分钟；

再控制启升托盘，将并将微通道板于5秒之内移动至注满纯水的腐蚀槽中，同时启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-15分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至注满酒精的洁净槽中，同时启动超声波装置，进行脱水处理，时间为3-5分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板取出转移至150摄氏度真空烘箱中，结束微通道板腐蚀。

如此，与现有技术相比，本发明的积极效果在于：

通过腐蚀装置自旋转的方式可以较为精确的地控制腐蚀液在微通道板表面的流动方向与速度。与微通道板表面相对平行的流体流动方向可以是通道孔内外形成压强差，更有助于通道微孔中的腐蚀残料的析出，并较少其在通道板表面的附着。同时也有助于新鲜腐蚀液进入微通道孔内继续促进孔的形成，因此显著提高了腐蚀效率和表面质量。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的旋转式微通道板腐蚀装置的结构示例图。

图2是本发明的托盘的俯视图。

图3是本发明的石英腐蚀夹具的示意图。

图4是本发明的洁净腐蚀槽的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-4所示，本发明提出的一种旋转式微通道板腐蚀装置，包括：用于提供扭转动力的电动机1；用于传递扭转力的液压传动组件2，具有与所述电动机连接的液压传动轴；用于放置腐蚀夹具的托盘3，与液压传动组件连接；用于放置微通道板的石英腐蚀夹具4，设置在所述托盘上；用于装盛腐蚀及清洗液的腐蚀槽5；用于控制腐蚀及清洗液用量和更换时间的供排液系统6；以及用于清洗微通道板的超声波装置7，设置在腐蚀槽底部。

结合图1、2所示，本发明在实施过程中，电动机1输出的扭力通过液压传动组件施加到托盘上，驱动托盘可进行周向旋转，并且所述液压传动组件为可升降液压传动组件，在其驱动下使得托盘上下升降以进入和脱离腐蚀槽。

液压连杆组件将腐蚀托盘和电动机置于腐蚀液位上下两侧，腐蚀过程中所述腐蚀槽中液体完全没过石英腐蚀夹具，并通过所述托盘自身旋转来实现微通道板快速腐蚀。

结合图1、2，电动机可选择交流可调速电动机，通过控制箱或者控制器进行调速。根据不同的微通道板型号，匹配不同的电动机转速。其中φ25以内微通道板转速为60r/分钟,大于φ25转速为90r/分钟。

优选地，微通道板的石英腐蚀夹具置于托盘中，每个托盘放置两个石英腐蚀夹具，并且微通道板的表面法向量与旋转线速度垂直。

优选地，所述托盘的四周和底部为镂空结构。

本发明使用的液压传动组件和旋转托盘为耐强酸碱腐蚀组件，液压传动组件和旋转托盘可以经受至少3mol/l的硝酸，10％wt的氢氧化钠溶液以及双氧水的腐蚀，不会发生表面物质脱落从而污染腐蚀液，并具有足够的机械强度，可以连续旋转1000个小时不变形。

如图2，所述旋转式微通道板腐蚀装置具有多组托盘，均匀地围绕所述液压传动组件为轴线的方向布置。

图示中，所述电动机与旋转托盘通过耐腐蚀性传动组件相连接，电动机置于洁净腐蚀槽上方，根据不同版型调整转速，所需腐蚀夹具放在旋转托盘内，并置于腐蚀槽内部。所述自动排液系统根据工艺要求为微通道板的腐蚀过程提供合适量所需试剂以及试剂的更换过程。腐蚀槽的容积为30-200l，尺寸规格为30×30×30mm，腐蚀液在每道工序中均注满整个腐蚀槽。

图2中示例性地表示拖盘在以液压传动轴为中心，平均分布在轴的四个方向的设计，托盘可选为8×8×4mm规格的方形容器，四周和底部为镂空设计，便于排水和减小旋转阻力。托盘中心距传动轴中心为100mm。腐蚀过程中，托盘位置出于腐蚀槽液位之下150mm处。

超声波装置可采用现有市售的超声波装置，安装到腐蚀槽的底部，用于微通道板清洗过程，最大程度上保证微通道板的洁净度。

液压传动轴一方面可以传递扭矩，通过电机的旋转带动托盘旋转，另一方面可以上下升降，使得旋转托盘可以在腐蚀液位上下移动，方便微通道板的装取。优选地，液压传动轴为多段升降结构，每段升降高度50-100mm。

结合图示以及以上微通道板旋转腐蚀装置的示例，本发明对微通道板进行腐蚀的方法包括：

通过供排液系统向腐蚀槽注入硝酸溶液，将液压传动组件连带托盘一起上升至完全露出液位表面，再将已经装好待腐蚀的微通道板的夹具装入托盘，托盘中的微通道板表面法线与旋转方向垂直；

然后，将托盘下降到微通道板完全浸没在硝酸中，设定托盘转速，按照预设工艺步骤和时间进行腐蚀，流体平行略过微通道板表面，微通道孔内部的腐蚀残余随表面流动液体带出；

其中，腐蚀过程中，根据设定的更新内部的腐蚀液，加速腐蚀过程，其中，更换腐蚀液过程，微通道板保持在腐蚀液的液面之下。

优选地，在更换腐蚀液过程中，通过电动机使托盘停止转动，将使用后的腐蚀液排掉至刚好没过微通道板后，注满性新的腐蚀液，往复三次，开始下一道腐蚀工艺。

具体地，腐蚀过程的具体操作包括：

将腐蚀槽中组满浓度为1当量的硝酸溶液，并将微通道板待腐蚀件放置于旋转腐蚀装置中，浸入液面之下，以60r/分钟的转速开始进行每一次旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

第一次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满1当量的硝酸溶液，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，每次腐蚀时间为与上一次腐蚀过程相同；

第二次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满1当量的硝酸溶液，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，每次腐蚀与上一次腐蚀过程相同；

第三次托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满纯水，反复两次后，注水与排液同时开启，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-20分钟；

控制液压传动组件启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至另一个注满10wt％的naoh溶液的腐蚀槽中，并开始旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

第二次启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至另一个注满纯水的腐蚀槽中，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为15-30分钟；

将腐蚀槽中的纯水排空，重新注满1当量的硝酸；随后开始旋转腐蚀，时间为15-30分钟；

托盘旋转停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后注满纯水，反复两次后，注水与排液同时开启，并且同时控制启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-20分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至注满双氧水的腐蚀槽中，打开超声波装置，进行双氧水的超声处理，时间为5-10分钟；

再控制启升托盘，将并将微通道板于5秒之内移动至注满纯水的腐蚀槽中，同时启动超声波装置，开始进行水溢流，时间为10-15分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板于5秒之内移动至注满酒精的洁净槽中，同时启动超声波装置，进行脱水处理，时间为3-5分钟；

再控制启升托盘，并将微通道板取出转移至150摄氏度真空烘箱中，结束微通道板腐蚀。

腐蚀后的微通道板经过烧氢镀膜，测试体电阻均在150±20兆欧，与传统腐蚀方法相比，体电阻具有很高的一致性，同时表面质量合格率也可以达到70％以上。

下面以bj、bb两个不同型号的微通道板的腐蚀工艺为例进行说明。

将腐蚀槽中住满浓度为1当量的硝酸溶液，并将微通道板待腐蚀件放置于旋转腐蚀装置中，浸入液面之下，以60分钟/r的转速开始进行旋转腐蚀，时间为20分钟。

20分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满1当量的硝酸，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，时间为20分钟。

20分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满1当量的硝酸，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，时间为20分钟。

20分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满纯水，反复两次后，注水与排液装置同时开启，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后旋转装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至另一个住满10wt％的naoh溶液的洁净腐蚀槽中，并开始旋转腐蚀，时间为20分钟。

20分钟后旋转装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至另一个住满纯水的洁净腐蚀槽中，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后将溢流槽中的纯水排空，重新住满1当量的硝酸。随后开始旋转腐蚀，时间为15分钟。

15分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满纯水，反复两次后，注水与排液装置同时开启，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至住满双氧水的槽中，打开超声波，进行双氧水的超声处理，时间为5分钟。

5分钟后装置启升，将并将微通道板于5秒之内移动至住满纯水的洁净腐蚀槽中，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至注满酒精的洁净槽中，同时超声装置打开，进行脱水处理，时间为3分钟。

3分钟后装置启升，并将微通道板取出转移至150摄氏度真空烘箱中，结束bb型微通道板腐蚀。

实施例2：bj型号微通道板的腐蚀工艺

将腐蚀槽中住满浓度为1当量的硝酸溶液，并将微通道板待腐蚀件放置于旋转腐蚀装置中，浸入液面之下，以60分钟/r的转速开始进行旋转腐蚀，时间为30分钟。

30分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满1当量的硝酸，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，时间为30分钟。

30分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满1当量的硝酸，反复两次后开始下一次旋转腐蚀，时间为30分钟。

20分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满纯水，反复两次后，注水与排液装置同时开启，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后旋转装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至另一个住满10wt％的naoh溶液的洁净腐蚀槽中，并开始旋转腐蚀，时间为15分钟。

15分钟后旋转装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至另一个住满纯水的洁净腐蚀槽中，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后将溢流槽中的纯水排空，重新住满1当量的硝酸。随后开始旋转腐蚀，时间为15分钟。

10分钟后旋转装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至另一个住满5wt％的naoh溶液的洁净腐蚀槽中，并开始旋转腐蚀，时间为15分钟。

15分钟旋转装置停止，将腐蚀槽中的液位排至刚好没过微通道板，然后住满纯水，反复两次后，注水与排液装置同时开启，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至住满双氧水的槽中，打开超声波，进行双氧水的超声处理，时间为5分钟。

5分钟后装置启升，将并将微通道板于5秒之内移动至住满纯水的洁净腐蚀槽中，同时超声波装置打开，开始进行水溢流，时间为10分钟。

10分钟后装置启升，并将微通道板于5秒之内移动至注满酒精的洁净槽中，同时超声装置打开，进行脱水处理，时间为3分钟。

3分钟后装置启升，并将微通道板取出转移至150摄氏度真空烘箱中，结束bj型微通道板腐蚀。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。