[发明专利]一种多电位电解加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学加工工艺，尤其涉及一种多电位电解加工方法。 

背景技术

电解加工是利用阳极金属的电化学溶解原理来去除材料的制造技术，加工时阳极金属是以离子状态被蚀除的，但电解加工的实际精度一般与电火花加工等方法相比还要低，其主要原因在于电解加工存在定域性较差等问题。在电解加工中，电场的强度及其分布对蚀除作用影响很大，电力线分布越集中，溶解的定域性越高，因此约束电解加工过程中的电场分布，是提高电解加工定域性、减小杂散腐蚀的有效途径。目前在电解加工技术中，主要采用脉冲电源、非线性电解液、阳极掩膜、阴极侧壁绝缘、辅助阳极等方法来提高加工的定域性。 

而在一定电位下，金属表面上会生成钝化膜，这种钝化膜会阻止金属的溶解，从另一个角度来限定电解的区域，提高电解加工的定域性。 

申请号为200810022327的中国发明专利申请提出了双极性电极电解加工方案，其利用依次由工具阴极、绝缘层和辅助阳极组成的双极性电极与工件阳极紧密贴合的结构进行电解加工，通过双极性电极上的辅助阳极改变间隙电场分布，从而提高电解加工精度。但其加工方案中，双极性电极为通孔模板，加工时其辅助阳极与工件阳极电位相等，加工间隙侧壁区域的电场强度得到极大减弱，但不能完全抑制电力线，因此依然存在一定的杂散腐蚀；而且该方法采用模板加工方式，仅适用于微坑结构的加工，无法加工出高深宽比的孔、缝等窄深型直壁深槽结构。 

申请号为201310199975的中国发明专利申请提出一种辅助阳极管电极电解加工方法，通过约束电场来减小电解加工中的杂散腐蚀，辅助阳极电位高于工件阳极电位，但由于辅助阳极与工件安装在一起，不能加工出高深宽比的结构，且每次加工完成后均需分离、清洗工件阳极和辅助阳极，工艺效率较低，灵活性不高。 

申请号为201410015571.2的中国发明专利申请提出的高电位惰性金属模板表面织构电解加工方法，其辅助电极采用的是惰性金属模板的形式，电解加工时辅助电极紧密贴合在工件的表面上，工具无法持续进给，因此也无法加工出高深径比（或深宽比）的孔、缝、槽等结构。 

上述电解加工工艺中，阳极掩膜电解加工对于每个工件都需要进行掩膜，加工效率较低，而且难以加工出高深宽比的结构；阴极侧壁绝缘是提高电解加工定域性最直接的方法，但其约束电场分布的作用有限，不能完全约束侧壁电力线的分布，因此电解加工中依然存在一定的杂散腐蚀现象；双电极电解加工、辅助阳极管电极电解加工以及高电位惰性金属模板电解加工方法则都存在无法加工出高深径比（或深宽比）的孔、缝、槽等窄深直壁结构的缺点。 

此外，申请号为201410015571.2专利申请中公开了采用的高电位惰性电极为贴于工件表面的活动模板，与工件结合存在一定误差，并且由于低电位电极无法进给，而高电位电极与工件的距离过小则易造成短路放电，导致表面精度变差。 

而且，上述两种方法（专利申请号201410015571.2与专利申请号201310199975）均未记载由于电场线被改变而在非加工区域产生钝化膜。 

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种多电位电解加工方法，可有效控制电解加工孔、缝、槽等结构时的侧壁锥度与杂散腐蚀，具有较好的定域性，能够加工出窄深型直壁深槽结构。 

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种多电位电解加工方法，用于加工深孔深槽结构，所述多电位电解加工方法包括以下步骤： 

S1、将工件水平地安装在上侧开口的电解液槽中；

S2、在工件上方竖向设置组合式电极，组合式电极包括内电极、包覆内电极外侧的绝缘层、包覆该绝缘层并与内电极分隔的外电极，内电极的下端面裸露而用作加工面；

S3、设置可以输出三个不同电位电压的电源，输出的电压分别为数值最高的高电位电压、数值最低的低电位电压、数值介于高电位与低电位之间的中电位电压，电源高电位与外电极电连接使外电极具有高电位，电源低电位与内电极电连接使内电极具有低电位，电源中电位与工件电连接使工件的电位介于内电极与外电极之间；

S4、将工件、外电极、内电极浸泡于电解液中，或喷淋电解液使工件、外电极、内电极之间电导通，从而可以发生电化学反应；同时连通电源与工件、外电极、内电极使各电极和工件带电位形成电位差；外电极采用惰性导电材料制作；