[发明专利]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

说明书

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，用于密封内燃机压缩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，以及无过度预载压缩的紧密密封。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。

附图说明

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；

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；

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；