[发明专利]一种电化学加工三维金属微结构的系统与方法

权利要求书

1.一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：它包括电沉积子系统、电解子系统、导电基底（1）和电解液层（15），所述的电沉积子系统包括喷头（3）和电沉积电源（4），所述的电沉积电源（4）的负极与导电基底（1）连接，所述的电沉积电源（4）的正极与喷头（3）连接，所述的喷头（3）与所述的导电基底（1）正对设置，所述的电解子系统包括阴极（10）和电解加工电源（11），所述的阴极（10）包括横梁阴极（7）、左侧阴极（8）和右侧阴极（13），所述的左侧阴极（8）和右侧阴极（13）设置在横梁阴极（7）上，所述的阴极（10）与导电基底（1）正对设置，所述的左侧阴极（8）的内侧面（12）与右侧阴极（13）的内侧面（14）平行并均与横梁阴极（7）垂直，所述的电解加工电源（11）的正极与导电基底（1）连接，所述的电解加工电源（11）的负极与阴极（10）连接，所述的电解液层（15）覆盖在导电基底（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的电沉积子系统还包括喷头座（5），所述的喷头（3）同轴固定在喷头座（5）上且喷头座（5）电绝缘。

3.根据权利要求2所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的横梁阴极（7）可移动地设置在喷头座（5）上。

4.根据权利要求1所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的左侧阴极（8）和右侧阴极（13）之间的距离可调。

5.根据权利要求1或4所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的横梁阴极（7）下表面为平面，且横梁阴极（7）上设置有偶数个安装孔（9），所述的安装孔（9）以横梁阴极（7）的中心对称设置，所述的左侧阴极（8）和右侧阴极（13）安装在不同的安装孔（9）内。

6.根据权利要求1所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的左侧阴极（8）和右侧阴极（13）垂直地设置于所述的横梁阴极（7）上。

7.根据权利要求1所述的一种电化学加工三维金属微结构的系统，其特征在于：所述的左侧阴极（8）和右侧阴极（13）均平行于喷头（3）的轴线。

8.一种电化学加工三维金属微结构的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、调整喷头（3）相对于导电基底（1）的高度，打开喷头（3）的开关，让由喷头（3）喷出的电液束（2）垂直喷射到导电基底（1）；

S2、接通电沉积电源（4），使喷头（3）按设定轨迹相对于导电基底（1）作扫描运动，在电场的作用下在导电基底（1）上电沉积出一层金属，当喷头（3）扫描到设计轨迹终点时，断开电沉积电源（4），并使喷头（3）退出加工区；

S3、分别调整横梁阴极（7）、左侧阴极（8）、右侧阴极（13）与步骤S2中电沉积的金属层之间的距离，并降低导电基底（1），使步骤S2中电沉积的金属层完全浸没于电解液层（15）中；

S4、接通电解加工电源（11），使阴极（10）沿步骤S2给定的设计轨迹作扫描运动，对步骤S2中电沉积的金属层上表面和两侧壁作腐蚀溶解加工，当阴极运行位置超过步骤S2中沉积的金属层时，停止扫描运动，同时断开电解加工电源（11）；

S5、升高导电基底（1），让步骤S4电解加工的金属层上表面完全露出电解液层（15）；

S6、依次按照步骤S1、S2、S3、S4、S5重复进行电化学加工，直到所加工的零件达到所要求的高度时结束所有操作。

9.根据权利要求8所述的一种电化学加工三维金属微结构的方法，其特征在于：所述的步骤S1中喷头（3）相对于导电基底（1）的高度为5mm～10mm。

10.根据权利要求8所述的一种电化学加工三维金属微结构的方法，其特征在于：所述的步骤S3中横梁阴极（7）下表面距离步骤S2中电沉积的金属层上表面的距离为0.1～0.9mm、左侧阴极（8）的内侧面（12）、右侧阴极（13）的内侧面（14）分别距离步骤S2中电沉积的金属层两侧壁的距离均为0.1～0.9mm。