[发明专利]电还原金属沉积点阵分布式阳极台柱

说明书

技术领域

 本发明涉及数控电化学沉积快速成型装置中的专用阳极组件。

背景技术

简称为3D打印机的装备是快速成形技术的一种装置，它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合堆积材料，把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来，即通过逐层打印的方式来构造物体的技术。该装置常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造。其中金属零部件3D打印技术是信息化与机械化高度融合的标志性技术之一，目前较成功的有金属粉末铺粉式激光烧结技术和金属粉末同步送粉式激光烧结技术两种。金属粉末铺粉式激光烧结金属零部件时金属粉回收方便，利用率高，但在制造有内腔的零部件时金属粉末回收不易；金属粉末同步送粉式激光烧结技术较适合大型零部件的3D打印制造，但受环境和送粉质量的影响较大，保护气体耗量也较大；但是这两种技术的共同特点是用一束激光根据计算机3D图型数据进行逐点依次扫描融化金属粉末来达到3D打印制造金属零部件的目的，因而其最大的不足就是要逐点依次扫描打印，从而造成打印速度慢，并且从现有的3D打印技术打印出的零部件实样来看，激光熔融所制造的零件表面较粗糙，尺寸精度较差，离精密机械零部件制造还有相当的差距，同时激光3D打印设备价格贵，能耗也大。

电铸是一种基于金属离子在阴极电沉积原理制取产品的现代加工技术，使溶液中的金属正离子在电场的作用下，迁移到阴极获得电子还原成原子，并沉积于阴极母模表面，并脱模，从而制造出与母模完全相同的产品的制造技术，电铸技术具有较高的制造精度和表面光洁度以及可制作多组分复合材料。已经被广泛地应用在宇航、核工业、微机械、电子业等高技术领域并获成功，主要用于各种精密、异型、复杂、微细等难以用机械加工方法制得的或加工成本很高的零件，例如用于制造火箭喷气发动机冷却室、太阳能储能飞轮，汽车内饰件的制造、电子工业中印刷焊膏、胶粘剂模板，激光商标、光盘、精密齿轮、精密模具、标牌、药型罩等方面。

现在已经有人研究利用电化学还原沉积原理进行金属零件3D打印，即利用了具体的电铸原理和3D打印技术结合来实现金属零件3D打印。其中有cn201310457824.7的《电解刻蚀电镀堆积3D打印机》和cn200810063195.9的《数控选区电化学沉积快速成型方法与装置》等都是采用电化学沉积方法来实现金属零件3D打印的，这些文献披露的内容尽管已经克服了电铸技术必须依赖于母模的问题，但是仍然存在快速成型效率不高的问题，特别是它们还有另一共同特点就是都只有一个阳极和阴极，运动电极必须随数控机械支架及其电机在X、Y、Z三个方向移动；这样设置最大的不足就是电极尺寸大了加工精度就不高，电极尺寸小了加工速度太慢，打印装备也复杂，因而在实际应用中效率并不理想。

发明内容

本发明的目的就是为克服上述现有技术存在的不足，而提供一种改进的电还原金属沉积点阵分布式阳极台柱应用于数控点阵阳极式电还原金属沉积零件3D打印装备能实现真正的快速成型。

本发明所述的电还原金属沉积点阵分布式阳极台柱包括有非溶性阳极，其特点在于：设有一水平x和y轴方向点阵分布状的阳极台面，每个点阵处均固定设有阳极并相互绝缘形成点阵分布式阳极台柱，所有阳极均会并联的与其电化学电源连接，阳极台柱中还设有点阵分布的阳极输液通道，处于阳极台面上的每个阳极端面周围具有扩口容腔，该扩口容腔与阳极输液通道口相互贯通。

所述对应的点阵阳极式电还原金属沉积零件3D打印装备则还包括有：计算机数控系统、装备基座、阳极数控垂直升降机构、以及电沉积系统，该电沉积系统包括有阳极、金属离子溶液工作槽、电化学电源、循环泵、过滤器、阴极和工作时构成导电连接的工作基板，以及本发明的点阵分布式阳极台柱等。

本发明的点阵分布式阳极台柱其阳极台工作时面朝向阴极及其导电连接的工作基板，并与它们构成能让金属离子溶液流转的缝隙配合，计算机数控系统将待成型工件的三维图像数据转换为水平x和y轴方向点阵和垂直步进的三维控制数据，其控制信号一路与控制各阳极和电化学电源通断的电源智能控制处理器连接，控制信号另一路与控制阳极垂直升降的阳极数控升降机构的数控处理器连接。