[发明专利]一种铜铝复合电极表面织构的电解加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解加工方法，更具体地说，涉及一种铜铝复合电极表面织构的电解加工方法。

背景技术

机械零件的表面磨损是机械零件失效的主要形式之一，不仅浪费大量能源与资源，而且导致零部件频繁更换与维修，加快了设备的报废，间接和直接地造成了大量的经济损失，极大地影响了国民经济的发展。摩擦磨损造成的损失是巨大的，因此，减少无用的摩擦损耗，控制和减小磨损，改善润滑性能可减少设备维修次数和费用，可以节约能源和提高资源的利用率。减小磨损，降低摩擦也是工程界长期致力于需要解决的重大技术挑战之一。

改善机械系统的摩擦性能对提高机器的承载能力和使用寿命有着重要作用。工程实践表明，通过改变润滑油的化学成分以及降低润滑油粘度可以减少润滑油中硫、磷含量，降低环境污染；另一种合理的方法是对摩擦副工作表明进行精加工，如表明抛光、研磨等，从而达到减小摩擦副之间的摩擦损耗的目的，但受材料性质和加工精度的影响，粗糙度的提高已经达到了极限水平。表面工程技术的进步为更好地控制材料的摩擦学行为提供了多种有效的解决方法，其中表面织构技术作为精确表面工程提高摩擦副承载能力以及抗磨减摩性能方面有着明显的改善效果。大量的理论研究和工程实践发现，合理的表面织构能够产生流体动压，储存润滑油，为表面提供润滑、容纳磨屑以及减少表面吸附力等效果。并且，随着近年来研究的不断深入，研究人员已经形成共识：摩擦副表面的微小凹坑阵列具有极佳的抗磨减摩性能。

然而，有效的微小凹坑阵列制造技术是该项技术工程化的重要保障。近年来，研究人员在摩擦副表面微小凹坑阵列制造加工领域倾注了极大的研究热情，提出了多种制造加工方法，试图解决这个制造难题。目前摩擦副表面织构制造加工方法主要有激光加工表面织构技术、磨料气射流技术、电火花加工技术、电解加工技术等。其中，电解加工是一种利用电化学阳极溶解原理去除材料的特种加工方法，与其他加工方法比较，具有加工范围广，生产效率高，表面质量好，工具无损耗等突出优点。用电解方法加工微小凹坑效率高，表面质量好，成本低。

目前国内外使用电解加工微小凹坑阵列的方法主要有：(1)照相电解：此工艺首先经光刻工艺在工件表面形成镂空图案，然后通过电化学方法在工件表面形成所需图案；此加工方法加工过程繁琐，生产效率比较低，制造成本高；(2)群电极电解加工：该方法是使用一排电极分几次加工完成或使用群电极一次加工完成；该工艺制造群坑深度的一致性很难保证；(3)固定阴极加工：该方法是将一个带有贯穿群孔结构、表面附有绝缘层的工具阴极直接与工件紧密贴合，阴阳极接通电源后进行电解加工，在工件表面得到群坑结构；该方法加工效率高，成本低廉，但在加工阵列微小凹坑时，容易出现微小凹坑杂散腐蚀严重，导致加工定域性和均匀性差；(4)电液束加工：电液束加工属于单点或单排加工，加工效率比较低。

采用电极电解加工微小凹坑阵列的难点不仅在于电极制造较为困难，而且电解加工工艺对表面织构的质量较差，导致一般工艺方法难以加工制造满足要求的微小结构电极，因此，如何在工件表面电解加工出满足使用要求的微小凹坑阵列成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有电解加工表面织构质量较差的不足，提供一种铜铝复合电极表面织构的电解加工方法，采用本发明的技术方案，利用铜铝复合电极及相应的电解工艺参数，实现在被加工对象表面一次性织构大量阵列微坑，具有织构面广、织构可控和效率高等特点，有着广泛的应用前景，提高了被加工对象表面的使用性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种铜铝复合电极表面织构的电解加工方法，包括以下步骤：

(a)制备铜铝复合电极：

(a-1)将厚度不超过50μm的铜片和铝片压平，并保证铜片和铝片的平整度误差不大于0.01mm；

(a-2)将压平的若干个铜片和铝片沿高度方向交替排列后夹紧，形成铜铝复合块；

(a-3)利用慢走丝机床对铜铝复合块端面进行切割，并保证切割端面精度不大于0.02mm；

(a-4)将上述的铜铝复合块端面浸入浓度不超过5％的NaOH溶液中，使铝片被腐蚀，得到铜阵列电极；