[发明专利]硝酸钠乙二醇电解液用于铝微细电解加工的方法

说明书

一种硝酸钠乙二醇电解液用于铝微细电解加工的方法，属于电解加工技术领域。本发明的特征在于提出一种硝酸钠乙二醇电解液及其用于铝微细电解加工的加工方法，其特征在于：上述硝酸钠乙二醇溶液中溶质为硝酸钠，溶剂为乙二醇；上述硝酸钠乙二醇溶液在20℃下的浓度为0.2~1mol/L；上述硝酸钠乙二醇溶液适用于铝的微细电解加工，材料成本低，制备方法简便，加工质量好。

所属技术领域

一种硝酸钠乙二醇电解液及其用于铝微细电解加工的加工方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

铝是一种银白色轻金属，密度小，仅为2.7 g/cm³，具有良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化性而被广泛使用在微小零件中。在MEMS领域，铝被加工成各种形状的芯模，用于制作内腔形状复杂，精度要求高的微小零件，如带有波纹内表面结构的馈源喇叭，还有用于太赫兹波传输的波导类器件等。

目前铝的加工方法主要包括塑性加工、切削加工、电火花加工、高能束流加工等。塑性加工主要用来加工大型零件，不适合进行微细加工。微细切削加工铝时，存在着工件表面易划伤，加工后容易变形，产生毛刺等缺点。印度学者R.K.Arya等提出了利用混粉电火花加工的方法加工铝基复合材料，通过在乳化液中混入石墨颗粒后，材料去除率降低，工件表面质量得到提高，但是不可避免的会在工件表面产生重铸层。美国路易斯安娜理工大学Adams等采用离子束在回转体铝合金表面加工微槽，加工出的微槽宽度为13.2m，槽深为4m，但是工件表面存在明显的毛刺现象。

微细电解加工技术作为一种电化学加工技术，其基本原理是利用电化学阳极溶解来去除材料。微细电解加工中阴极工具与阳极工件没有接触，不产生切削热，没有加工硬化和热影响区，而且阴极工具基本无损耗。因此，微细电解加工技术常用于加工各种难切削材料以及薄壁、易变形工件。

电解液是微细电解加工系统中最重要的组成部分，它对阳极材料的电化学反应、溶解速率和加工精度起着决定性作用。同时，电解液还可以带走加工区域产生的气泡、金属阳离子、不溶性产物和焦耳热等。由于铝的化学性质比较活泼，铝的电解加工常选用钝化型电解液如硝酸钠水溶液。但铝在水基电解液中，由于氧气/水分子的作用，容易产生钝化膜。在加工过程中，首先钝化膜的缺陷处会产生点蚀，随着钝化膜的不断破坏和形成，使得加工困难，加工质量变差。此外，铝在水基电解液中的加工产物为絮状不溶物，极易堵塞微尺度加工间隙，影响加工稳定性。

本发明提出的一种硝酸钠乙二醇电解液及其用于铝微细电解加工的加工方法，解决了铝在传统水基电解液中加工效率低，表面质量差，加工过程不稳定的难题。本发明所述的硝酸钠乙二醇电解液制备简便，成本低，加工精度高，表面质量好。

发明内容

本发明目的在于，提出一种硝酸钠乙二醇电解液用于铝微细电解加工的方法，解决铝在传统水基电解液中加工表面质量差，加工精度低的难题。

一种硝酸钠乙二醇电解液用于铝微细电解加工的方法，其特征在于：上述硝酸钠乙二醇电解液中溶质为硝酸钠，溶剂为乙二醇；上述硝酸钠乙二醇电解液在20℃下的浓度为0.2~1mol/L；加工电压为6V~12V。

微细电解加工技术无切削力，不产生切削热，有效解决了传统机械加工中铝易变形，有残余应力，加工表面质量较差的问题。铝在水基电解液中容易产生钝化膜，使得加工困难，加工质量变差。此外，铝在水基电解液中的加工产物为絮状不溶物，极易堵塞微尺度加工间隙，影响加工稳定性。而本发明所述的硝酸钠乙二醇电解液，由于水分子含量极低，避免了加工过程中氧气的产生，铝表面的钝化膜被破坏后很难再重新生成，保证了加工过程的稳定性。同时，铝在硝酸钠乙二醇电解液中的加工产物为可溶性的，不会堵塞加工区域，保证了加工的稳定性。一般而言，电解液浓度越高，电压越高，则电解加工的效率越高，但是过高的电解液浓度和加工电压会影响加工精度，并产生杂散腐蚀。一般而言，采用较高的频率，较低的占空比有利于加工区域产物的排除，电解液的更新，使得加工效果更好。