[发明专利]一种模板电液束加工金属表面微结构的装置及方法

说明书

本发明提供了一种模板电液束加工金属表面微结构的装置及方法，包括：电液束喷嘴、绝缘模板、工件、载物台、电解液、工件仓、电解液射流压力控制系统、电源、电解液输送管道、过滤系统、压力泵，所述电源包括电源阳极和电源阴极，所述电液束喷嘴连接电源阴极，所述工件连接电源阳极，所述电解液输送管道一端连接电解液，另一端设置有电液束喷嘴；通过光刻技术以及半导体技术在工件上制得绝缘模板，电解液从电液束喷嘴射向工件，对工件上未被绝缘模板保护的区域进行去除加工；本发明具有电液束工艺在加工过程中无应力、材料去除率高等优点，更兼有光刻工艺大批量、高精度等特性。

技术领域

本发明涉及电液束加工领域，具体涉及一种模板电液束加工金属表面微结构的装置及方法。

背景技术

电液束加工原理是在阴极和阳极之间施加高电压，电解液由泵压入喷嘴，当流过阴极时被充电形成阴极化的电液束，高速射向阳极工件，使工件发生电化学溶解并实现加工。传统的电液束加工方法是单点加工方法，而实际应用中的微结构数量巨大，单点加工方法效率极低，而且传统电液束加工方法加工精度取决于喷嘴直径，而1010μm以内直径的喷嘴不仅几乎无法制造，而且还面临装配困难、易堵塞等缺点；如中国专利申请号为CN201610008569.1的一种电液束工艺加工具有高粘附微图案超疏水表面的方法，其通过调整电解液浓度、喷射压力、喷嘴直径、加工电压、加工时间以及电液束喷嘴在XY平面的移动速度和移动轨迹来控制微图案的形状、尺寸和粘附力，但是该发明制造的微模具受喷嘴大小的限制，而且在材料的去除上无法保证精确度，电解液射流稳定性也受到喷嘴大小的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模板电液束加工金属表面微结构的装置及方法，解决电液束加工中维系喷嘴难制造、难定位、电解液射流稳定性难控制等缺点，结合高分辨率的光刻技术，可对金属进行大面积、高分辨率的表面微结构进行制备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模板电液束加工金属表面微结构的装置，包括：工件仓；设置于所述工件仓内底部的电解液；安装在工件仓内的载物台，所述载物台与工件仓底部通过支架连接；安装在载物台上的工件，所述工件上设置有绝缘模板；设置于工件上方的电液束喷嘴；连接在所述电液束喷嘴上的电解液输送管道，所述电解液输送管道另一端连接电解液；电源，所述电源包括电源阳极和电源阴极，所述电源阳极连接工件，所述电源阴极连接电液束喷嘴。

优选的，所述电解液输送管道连接电解液处安装有过滤系统。

优选的，所述电解液输送管道上设置有压力泵。

优选的，所述电解液输送管道上设置有电解液射流压力控制系统，所述电解液射流压力控制系统设置于电液束喷嘴和压力泵之间。

一种模板电液束加工金属表面微结构的方法，包括以下步骤：

步骤一，在工件上通过光刻技术以及半导体技术制备绝缘模板；

步骤二，电液束喷嘴连接电源阴极，工件连接电源阳极；

步骤三，电解液经电解液输送管道运输到电液束喷嘴射向工件；

步骤四，按规划路径移动载物台，使电液束喷嘴对工件表面各区域进行均匀加工。

优选的，所述步骤一的光刻技术以及半导体技术可制得毫米级到亚微米级的绝缘模板。

本发明提供的一种模板电液束加工金属表面微结构的装置及方法的有益效果在于：

1)克服了喷嘴大小、形状在电液束加工造成很大限制的缺陷；

2)相对于传统电液束加工单点加工方式，工作效率大大提高；

3)可在金属表面制备得大面积、高精度的微结构；