[发明专利]一种微细凹凸结构的电解加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解加工领域，具体涉及一种微细凹凸结构的电解加工方法。

背景技术

研究表明，具有微细凹凸结构接触的粗糙表面能够改善摩擦学特性，非但没有降低机械零件表面抗磨损能力，反而大大提高承载能力和使用寿命，能够满足现代机械传动高速、重载的要求，因此成为润滑理论的重大突破。但目前国内外对于加工微细凹凸结构还是个难题。

目前，加工微细凹凸结构的主要方法有：(1)激光加工技术，是采用高能量、高重复度频率的脉冲激光束在聚焦后的负离焦照射到工件表面实施预热和强化，在聚焦后的聚焦点入射到工件表面形成微小熔池，同时由侧吹装置对微小熔池施于设定压力和流量的辅助气体，使熔池中的熔融物按指定要求堆积到熔池边缘形成圆弧形凸台；若激光照射的功率密度较高时，会使其局部金属汽化而形成微坑结构。这种加工方法对加工区域有烧蚀作用，形成微观或宏观裂纹，且加工成本高。(2)电火花加工技术，用单电极放电或微细线切割技术加工出阵列微孔母电极，再用母电极反拷、平动放电技术加工圆柱阵列微凸起结构，以及可利用已加工完成的圆柱阵列微凸起结构作为电火花加工的工具电极，或利用阵列微孔母电极，在工件上加工出位凹坑/凸起结构。采用电火花加工技术在零件表面制成具有一定规律的图案也可以实现有效润滑，但微细电火花放电热蚀加工机理及电极损耗使其除去材料的微细化水平、加工精度及表面质量的提高受到限制。(3)等离子蚀刻技术，蚀刻的产生在于等离子体中富含各种高能及活性粒子，暴露于等离子体中的工件表面将受到高能粒子的轰击而导致蚀刻。等离子体蚀刻技术具有无污染、效率高等特点。但采用该方法，需用专用设备，成本高。

发明内容

本发明的目的是针对上述微小凹凸结构加工方法的不足，提出了一种效率高、成本低的电解加工方法。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明一种微细凹凸结构的电解加工方法，包括以下步骤：

(a)制作带有贯穿孔和盲孔结构，且由金属层A、绝缘层和金属层B组成的模板；

(b)模板固定在模板夹具上，并与工件阳极相隔一定加工间隙；

(c)经过滤器的电解液在泵的作用下喷向模板表面，通过模板上的贯通孔到达加工区域；

(d)将工件阳极、金属层B分别与电解电源Ⅰ的正、负极相连接；将工件阳极、金属层A分别与电解电源Ⅱ的正、负极相连接；

(e)接通电解电源Ⅰ和电解电源Ⅱ，进行电解加工，加工时工件阳极定位在工作平台上，模板在夹具的带动下向工件阳极适量进给；

(f)加工完成时，移出工件阳极，得到预想的微细凹凸结构。

进一步的，所述金属层A(1)、金属层B(3)为金属铜或表面镀镍的金属铜。

进一步的，所述电解电源Ⅰ(5)和电解电源Ⅱ(6)为双通道输出、电压可调的直流稳压电源或脉冲电源，或为接地端相连接的两台独立的直流稳压电源或者脉冲电源。

与公知技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、制作带有贯穿孔和盲孔结构，且由金属层A、绝缘层和金属层B组成的模板，模板可以重复使用，且安装方便，大大降低了成本；

2、使用本发明的加工方法，可以一次同时在工件表面上加工数千直径几十微米到几百微米，深度为几微米到几十微米的微小凹坑结构，以及高度为几微米到几十微米的微小凸起结构，加工所需时间仅为几秒到几分钟，故该方法加工效率高，工艺过程简单；

3、通过控制本发明的模板上贯穿通孔、盲孔的形状和布排方式，可以电解加工出复杂形状和多种布排方式的微小结构；

4、使用本发明可以无需更换电极在工件阳极上一次加工出具有微细凹凸的结构，显著提高了加工效率；

综上所述，利用本发明加工微细凹凸结构，具有成本低、效率高，安装方便，且模板制作简单、可以重复使用的特点。

附图说明

图1为本发明给出的微细凹凸结构电解加工的模板示意图。

图2为本发明给出的微细凹凸结构电解加工示意图。

图3为本发明给出的微细凹凸结构电解加工系统示意图。

图4为本发明给出的微细凹凸结构电解加工过程示意图；

其中：图4(a)是加工初始微细凹凸结构形状示意图；图4(b)是加工中的微细凹凸结构形状示意图；图4(c)是加工完成后微细凹凸结构示意图；图4(d)是加工后的工件阳极示意图。