专利摘要

专利摘要

本发明公开一种电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，包括若干导电层和设置在所述导电层两侧的绝缘层，所述导电层与所述绝缘层呈交替间隔布置，所述导电层的高度小于所述绝缘层高度，各所述导电层的加工端面平行；本发明具有加工稳定性好、加工精度高和加工效率高的特点。

权利要求

1.一种电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，其特征在于，采用的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极，包括若干导电层和设置在所述导电层两侧的绝缘层，所述导电层与所述绝缘层呈交替间隔布置，所述导电层的高度小于所述绝缘层高度，各所述导电层的加工端面平行；

包括步骤：

S1，制作由所述导电层和所述绝缘层组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极；

S2，工件置于所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的下方，并紧贴所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的所述绝缘层；

S3，所述工件、所述导电层分别电性连接电源的正、负极；

S4，向加工区域喷射电解液，使电解液通过所述导电层、所述绝缘层与所述工件之间形成的加工区域；

S5，接通电源，调节电子负载进行电解加工。

2.如权利要求1所述的电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，其特征在于，所述绝缘层的厚度大于250μm。

3.如权利要求1所述的电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，其特征在于，所述导电层的厚度为20微米至8毫米之间。

4.如权利要求1所述的电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，其特征在于，将由多层所述导电层、多层所述绝缘层组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极置于平板金属电极上方，所述平板金属电极与所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极之间设置有加工间隙，所述导电层作电解阳极，所述平板金属电极作电解阴极，向加工间隙喷射电解液，接通电源，进行所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的制备。

5.如权利要求4所述的电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法，其特征在于，制备所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极时，所述导电层的加工端面由电子负载调节。

说明书

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，具体涉及一种电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法。

背景技术

表面织构是指在摩擦副表面通过一定的加工技术加工出具有一定尺寸和分布的凹坑、沟槽或凸起等图案的结构。表面沟槽结构在摩擦运动中可以容纳颗粒，降低摩擦副表面的磨损，提高摩擦副的使用寿命。在散热方面，沟槽结构可以增加热量交换面积，提高热量交换效率。因此，加工微细沟槽的技术显得至关重要。

在金属表面加工出微细沟槽的方法主要包括微细切削加工、超声加工、微细电火花加工、LIGA 技术、光刻技术、表面喷丸、激光表面微造型和电解加工等技术。微细切削加工工由于作用力的存在，在加工过程中极易使得工件变形，同时微沟槽通常会具有毛刺等缺陷，需二次加工。微细电火花加工、激光加工等材料表面存在热影响区，易变形。表面喷丸技术加工过程中有力的作用，沟槽周围存在应力，造成材料变形。LIGA技术、光刻技术等加工工艺复杂，需要制作专门的掩模板，且工件加工周期长，设备投资高。电解加工由于其以离子形式对材料进行去除的特点，且加工中无力的作用，加工后材料表面光滑、无热影响区等，可以在微细沟槽加工中得到应用。

但现有的电解加工的电极结构较为复杂，无法根据所需成形的表面织构具体结构进行更改控制，适用性差。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种电解加工微细沟槽的层叠式工具电极，包括若干导电层和设置在所述导电层两侧的绝缘层，所述导电层与所述绝缘层呈交替间隔布置，所述导电层的高度小于所述绝缘层高度，各所述导电层的加工端面平行。

较佳的，所述绝缘层的厚度大于250µm。

较佳的，所述导电层的厚度为20微米至8毫米之间。

较佳的，采用所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极进行的电解加工方法，包括步骤：

S1，制作由所述导电层和所述绝缘层组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极；

S2，所述工件置于所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的下方，并紧贴所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的所述绝缘层；

S3，所述工件、所述导电层分别电性连接电源的正、负极；

S4，向加工区域喷射电解液，使电解液通过所述导电层、所述绝缘层与所述工件之间形成的加工区域；

S5，接通电源，调节电子负载进行电解加工。

较佳的，将由多层所述导电层、多层所述绝缘层组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极置于平板金属电极上方，所述平板金属电极与所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极之间设置有加工间隙，所述导电层作电解阳极，所述平板金属电极作电解阴极，向加工间隙喷射电解液，接通电源，进行所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的制备。

较佳的，制备所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极时，所述导电层的加工端面由电子负载调节。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明具有加工稳定性好、加工精度高和加工效率高的特点。

附图说明

图1为制备所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；

图2为导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；

图3为导电层高度有规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；

图4为导电层高度无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；

图5为实施例四所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；

图6为图5中的A-A剖视图；

图7为实施例四所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；

图8为实施例四电解加工后的工件示意图；

图9为实施例五所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；

图10为图9中的B-B剖视图；

图11为实施例五所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；

图12为实施例五电解加工后的工件示意图；

图13为实施例六所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；

图14为图13中的C-C剖视图；

图15为实施例六所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；

图16为实施例六电解加工后的工件示意图；

图17为电子负载电压ΔU=0.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图18为电子负载电压ΔU=5.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图19为电子负载电压ΔU=10.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图20为电子负载电压ΔU=15.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图21为电子负载电压逐渐减小时的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图22为电子负载电压先升后降时的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图23为导电层高度无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图24为用制备的层叠式工具电极加工时工件表面的电流密度分布图。

图中数字表示：

1-绝缘层；2-导电层；3-工件；4-电源；5-电子负载；6-平板金属电极。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

本发明所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极包括绝缘层1和导电层2，所述导电层2与所述绝缘层1呈交替间隔布置，所述导电层2被电解加工至预想的位置，所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极由多个所述绝缘层1与多个所述导电层2呈交替间隔布置叠加组成，所述工件3置于所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的下方，所述导电层2的加工端面对应所述工件3，所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极紧贴所述工件3，所述工件3、所述导电层2分别电性连接电源4的正、负极，所述加工端面、所述工件3之间为加工区域，所述加工区域设有电解液a。各所述导电层2平行设置。

其中，所述绝缘层1的厚度不小于250µm。

所述导电层2的厚度为数十微米至数毫米之间。

制备所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极时，所述导电层2被加工的位置由电子负载5调节。

所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极中所述导电层2的高度小于所述绝缘层1高度，且所有导电层2高度一致。

所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极中所述导电层2高度小于所述绝缘层1高度，且所述导电层2高度是有规律的，或增大的趋势，或减小的趋势，或高度大小有规律。

所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极中所述导电层2高度小于所述绝缘层1的高度，所述导电层2高度大小为无规律。

本发明采用所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极进行的电解加工方法，具体步骤如下：

S1，制作由所述导电层2和所述绝缘层1组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极，其中所述导电层2与所述绝缘层1呈交替间隔布置；

S2，所述工件3置于所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的下方，并紧贴所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的所述绝缘层1；

S3，所述工件3、所述导电层2分别电性连接电源4的正、负极；

S4，向加工区域喷射电解液a，使电解液a通过所述导电层2、所述绝缘层1与所述工件3之间形成的加工区域；

S5，接通电源4，调节电子负载5进行电解加工。

本发明所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的结构设置，提高了加工的稳定性，导电层高度始终小于绝缘层的高度，且绝缘层紧贴于工件，又电解液流过导电层、绝缘层与工件之间形成的通道比较平缓，且流道之间独立互不干涉，电解产物的排除和电解液的更新比较快，促进了加工稳定性。

中间是导电层、两侧是绝缘层的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极同时提高了加工精度，有效抑制非加工区的材料去除，减小非加工区的二次加工、杂散腐蚀等加工缺陷。从而实现更小沟槽宽度、更低杂散腐蚀的高精度加工。

实施例二

如图1所示，图1为制备所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；将由多层所述导电层2、多层所述绝缘层1组成的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极置于平板金属电极6上方，所述平板金属电极6与所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极保持一定的加工间隙，所述导电层2作电解阳极，所述平板金属电极6作电解阴极，向加工间隙喷射电解液a，接通电源4，进行所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的制备。

实施例三

如图2至图4所示，图2为导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；图3为导电层高度有规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图；图4为导电层高度无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的示意图。

若加载在各所述导电层2和所述平板金属电极6之间的电源电压相同，则制备出的所述导电层2具有相同高度的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极。

若有规律地调整电子负载5的大小，使得加载在各所述导电层2和所述平板金属电极6之间的电源电压有规律，则制备出的各所述导电层2高度具有一定规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极。

若无规律地调整电子负载5的大小，使得加载在各所述导电层2和所述平板金属电极6之间的电源电压无规律，则制备出的各所述导电层2具有无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极。

实施例四

如图5至图8所示，图5为实施例四所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；图6为图5中的A-A剖视图；图7为实施例四所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；图8为实施例四电解加工后的工件示意图。

在本实施例中，将导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极放置于所述工件3的上方，所述绝缘层1紧贴所述工件3，所述导电层2、所述绝缘层1和所述工件3之间形成电解液通道，所述工件3、所述导电层2分别电性连接电源4的正、负极，接通所述电源4进行电解加工，所述工件3表面加工出预想的结构。

实施例五

如图9至图12所示，图9为实施例五所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；图10为图9中的B-B剖视图；图11为实施例五所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；图12为实施例五电解加工后的工件示意图。

在本实施例中，将导电层具有一定规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极放置于所述工件3的上方，所述绝缘层1紧贴所述工件3，所述导电层2、所述绝缘层1和所述工件3之间形成电解液通道，所述工件3、所述导电层2分别电性连接电源4的正、负极，接通所述电源4进行电解加工，所述工件3表面加工出预想的结构。

实施例六

如图13至图16所示，图13为实施例六所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的主视图；图14为图13中的C-C剖视图；图15为实施例六所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极电解加工的过程示意图；图16为实施例六电解加工后的工件示意图。

在本实施例中，将导电层具有无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极放置于所述工件3的上方，所述绝缘层1紧贴所述工件3，所述导电层2、所述绝缘层1和所述工件3之间形成电解液通道，所述工件3、所述导电层2分别电性连接电源4的正、负极，接通所述电源4进行电解加工，所述工件3表面加工出预想的结构。

本发明可满足不同类型微细沟槽的需求，沟槽的宽度可通过调整层叠式工具电极中的导电层厚度和电参数实现，且调整范围宽，沟槽之间的间距可以通过调整绝缘层的厚度实现，又因各个导电层都是独立的电解加工电极，能根据加工需要进行各自调控，不影响其他区域的加工效果，因此，可在同一工件上一次加工出不同宽度、不同深度的微细沟槽，提高了加工效率。

实施例七

如图17至图20所示，图17为电子负载电压ΔU=0.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；图18为电子负载电压ΔU=5.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；图19为电子负载电压ΔU=10.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；图20为电子负载电压ΔU=15.0V时导电层高度一致的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图。

图17至图20为制备叠层式工具电极时的导电层表面电流密度分布图，从导电层上分布的电流密度来看，由于电流边缘效应作用，靠近绝缘层的区域电流密度稍大，中心区域电流密度较小；随着电子负载电压ΔU逐渐增大，导电层表面电流密度有减小的趋势；另外，同一电子负载电压情况下，位于工具电极边缘附近的两处导电层表面其电流密度明显比其它区域大。

如图21和图22所示，图21为电子负载电压逐渐减小时的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；图22为电子负载电压先升后降时的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；

图21和图22为电子负载在有规律地分布的情况下，其导电层表面电流密度分布图。图21、图22中显示受不相等电场的相互影响，电子负载最小处的导电层上的电流密度增大，电子负载最大处的导电层上的电流密度值减小；图中还表明电子负载ΔU=0V，其对附近的导电层电场强度有抑制，电流密度随之减小。

如图23所示，图23为导电层高度无规律的所述电解加工微细沟槽的层叠式工具电极制备的电流密度分布图；在图23中，电子负载最小值的导电层上电流密度受电场的相互影响，导致其电流密度值大于在电子负载相等时的电流密度值。

电子负载在不相等的情况下，其导电层上电子负载最小的位置对导电层上电流密度的分布有较大的影响。若电子负载为最小值时，即ΔU=0V，其导电层表面的电流密度增大，受其影响其附近的电场强度减弱，导致其上的电流密度值减小，且电势越大影响越大，另外，受上述最大区域电场的影响，电子负载较大的电流密度值远小于电子负载相等时的电流密度值，如图17~20所示。

如图24所示，图24为用制备的层叠式工具电极加工时工件表面的电流密度分布图。

利用制备好的层叠式工具电极进行加工，因受绝缘层的分割影响，形成了各自独立的电场和流场，杜绝了彼此地电场相互影响，加工时，工件表面上的电流密度值如图24所示，电子负载电压值越小，工件表面上的电流密度值越大，且其电流密度值是相等的，故通过本发明的电极结构和电解加工方法可在工件表面加工成精度高、加工稳定性好的群微细沟槽。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

电解加工微细沟槽的层叠式工具电极的电解加工方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。