[发明专利]一种高定域性微沟槽电解加工装置及方法

说明书

本发明涉及微沟槽电解加工技术领域，具体涉及一种高定域性微沟槽电解加工装置，包括底座、三自由度运动机构、液池、夹具、喷头、软管以及阴极材料；所述三自由度运动机构设置在所述底座上，所述喷头、软管以及阴极材料通过三通转接头进行连接并相连通，所述三通转接头通过所述夹具与所述三自由度运动机构连接，所述液池设置在所述底座上且位于所述喷头的下方，所述液池内部装有高密度不溶性绝缘液体。本发明的高定域性微沟槽电解加工装置，无需掩膜，利用高密度不溶性绝缘液体的实时约束可实现高定域性微沟槽的电解加工，从而提升微沟槽电解加工的灵活性和精度。

技术领域

本发明涉及微沟槽电解加工技术领域，具体涉及一种高定域性微沟槽电解加工装置及方法。

背景技术

随着科学技术的进步发展，人们对于微观世界的研究进一步深入。各种各样的毫米微米乃至纳米级别微尺寸微结构零部件在国防军事、航空航天、新能源、新材料、生物医学、半导体器件等领域发挥出越来越重要的作用。实现微尺度微结构零部件的微细加工是目前制造业所关注的一个重要发展方向。

微沟槽这种典型微结构有很广的应用范围：在微型燃料电池双极板、微流体器件如微流控芯片，微反应器或微换热器中，都有大量复杂形状的微沟槽结构。如何实现这些微沟槽结构的高效高质量低成本加工制造成为微细加工研究领域所面临的挑战。

目前在微沟槽加工领域主要有微细机械切削加工、微细激光加工、微细电火花加工以及微细电解加工等加工方式。微细切削加工技术具有高效、柔性、自动化程度高、加工材料不受限制等优点，但由于微细切削加工利用机械力作用去除材料，不可避免地伴随着刀具与工件的摩擦生热及工件的残余应力；其次，由于微细切削加工的精度较高，对机床的控制、检测系统及微细刀具的制造等均提出较高要求。激光加工在微细加工领域里具备高效率、高定域性、高精度、加工控制性强等特点，但其产生微裂纹、热影响层和再铸层的加工缺陷限制了其部分领域的应用。中国专利CN111958069A公开了一种电火花磨削加工表面微沟槽的方法及其装置，通过电火花加工的方式进行微沟槽的加工，但是电火花加工要在线制备刀具即微细加工电极，零件的尺寸不同，所需制备的电极直径也不同，同时电火花加工过程中微细电极损耗极其严重，必须考虑如何实时进行补偿，操作起来十分麻烦。

发明内容

为了克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供了一种高定域性微沟槽电解加工装置及方法，无需掩膜即可实现不同形状微沟槽的高定域性加工，从而提高微沟槽电解加工的灵活性和加工精度。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种高定域性微沟槽电解加工装置，包括底座、三自由度运动机构、液池、夹具、喷头、软管以及阴极材料；所述三自由度运动机构设置在所述底座上，所述喷头、软管以及阴极材料通过三通转接头进行连接并相连通，所述三通转接头通过所述夹具与所述三自由度运动机构连接，所述液池设置在所述底座上且位于所述喷头的下方，所述液池内部装有高密度不溶性绝缘液体。

进一步的，所述喷头的材料为石英。

进一步的，所述喷头出液口的内径为10μm-200μm。

进一步的，所述阴极材料为导电性良好的材料，例如铜等。

进一步的，所述阴极材料的尖端与所述喷头出液口的距离小于5mm。

进一步的，所述液池采用耐腐蚀的透明材料制作而成。

一种高定域性微沟槽电解加工方法，包括以下步骤：

S1、工件为导电性良好的金属材料，加工前对表面进行处理，去除工件表面的氧化物和油脂；

S2、将液池放置在底座上，将工件水平固定于液池底部，并将工件完全浸没于高密度不溶性绝缘液体中；

S3、通过三自由度运动机构，将喷头移动到工件的上方，调整它们之间的距离；