一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面織構(gòu)的電解加工方法，更具體地說，涉及一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法。
【背景技術(shù)】
[0002]改善機(jī)械系統(tǒng)的摩擦性能對(duì)提高機(jī)器的承載能力和使用壽命有著重要作用。工程實(shí)踐表明，通過改變潤滑油的化學(xué)成分以及降低潤滑油粘度可以減少潤滑油中硫、磷含量，降低環(huán)境污染；另一種合理的方法是對(duì)摩擦副工作表明進(jìn)行精加工，如表明拋光、研磨等，從而達(dá)到減小摩擦副之間的摩擦損耗的目的，但受材料性質(zhì)和加工精度的影響，粗糙度的提高已經(jīng)達(dá)到了極限水平。表面工程技術(shù)的進(jìn)步為更好地控制材料的摩擦學(xué)行為提供了多種有效的解決方法，其中表面織構(gòu)技術(shù)作為精確表面工程提高摩擦副承載能力以及抗磨減摩性能方面有著明顯的改善效果。大量的理論研宄和工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，合理的表面織構(gòu)能夠產(chǎn)生流體動(dòng)壓，儲(chǔ)存潤滑油，為表面提供潤滑、容納磨肩以及減少表面吸附力等效果。并且，隨著近年來研宄的不斷深入，研宄人員已經(jīng)形成共識(shí):摩擦副表面的微小凹坑陣列具有極佳的抗磨減摩性能。
[0003]然而，有效的微小凹坑陣列制造技術(shù)是該項(xiàng)技術(shù)工程化的重要保障。近年來，研宄人員在摩擦副表面微小凹坑陣列制造加工領(lǐng)域傾注了極大的研宄熱情，提出了多種制造加工方法，試圖解決這個(gè)制造難題。目前摩擦副表面織構(gòu)制造加工方法主要有激光加工表面織構(gòu)技術(shù)、磨料氣射流技術(shù)、電火花加工技術(shù)、電解加工技術(shù)等。其中，電解加工是一種利用電化學(xué)陽極溶解原理去除材料的特種加工方法，與其他加工方法比較，具有加工范圍廣，生產(chǎn)效率高，表面質(zhì)量好，工具無損耗等突出優(yōu)點(diǎn)。用電解方法加工微小凹坑效率高，表面質(zhì)量好，成本低。
[0004]目前國內(nèi)外使用電解加工微小凹坑陣列的方法主要有:(1)照相電解；(2)群電極電解加工；(3)固定陰極加工；(4)電液束加工。其中，固定陰極加工方法是將一個(gè)帶有貫穿群孔結(jié)構(gòu)、表面附有絕緣層的工具陰極直接與工件緊密貼合，陰陽極接通電源后進(jìn)行電解加工，在工件表面得到群坑結(jié)構(gòu)；該方法加工效率高，成本低廉，但在加工陣列微小凹坑時(shí)，容易出現(xiàn)微小凹坑雜散腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致加工定域性和均勻性差。在該方法中，工具陰極與工件陽極之間的絕緣層對(duì)于表面織構(gòu)的質(zhì)量有明顯的影響，中國申請(qǐng)專利號(hào)201010205003.0，申請(qǐng)公布日為2010年10月20日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:陣列微坑電解加工方法及系統(tǒng)，該申請(qǐng)案涉及一種陣列微坑電解加工方法及系統(tǒng)，包括下列步驟:(a)制作帶有貫穿群孔結(jié)構(gòu)的模板；(b)將模板與工件陽極緊密貼合；(c)工具陰極和工件陽極分別與電源正負(fù)極連接；(d)在工具陰極和模板之間通入電解液，使電解液通過模板上的貫穿群孔到達(dá)陽極表面；(e)接通電源進(jìn)行電解加工；上述模板為惰性金屬模板。該申請(qǐng)案解決了現(xiàn)有絕緣模板微坑陣列電解加工過程中雜散腐蝕比較大的缺點(diǎn)，顯著提高電解加工的定域性和微細(xì)尺度加工能力。中國申請(qǐng)專利號(hào)201410228273.1，申請(qǐng)公布日為2014年8月27日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:接觸式電解加工陣列微小凹坑的方法，該申請(qǐng)案涉及一種接觸式電解加工陣列微小凹坑的方法，首先通過照相掩膜的方式在工件陽極表面制得需要電解的光刻膠膜圖案，工件陽極與工具陰極分別與電源的正負(fù)極連接，將工件陽極浸入到電解液中，工具陰極與工件陽極上的光刻膠膜接觸，接通電源進(jìn)行電解加工。利用本發(fā)明工具陰極與工件陽極上的光刻膠膜接觸，可以改善加工區(qū)域的電場分布，使得加工區(qū)域周圍和中心的電場強(qiáng)度趨于一致，顯著提高電解加工陣列微小凹坑的加工精度和定域性。上述兩個(gè)申請(qǐng)案的絕緣層分別采用惰性金屬模板和光刻膠膜，光刻膠膜加工過程繁瑣，生產(chǎn)效率低，制造成本高；惰性金屬模板加工微孔困難，一般采用微鉆頭鉆孔，鉆孔效率和精度低，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有表面織構(gòu)的電解加工方法效率低、制造成本高、表面質(zhì)量較差的不足，提供一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用具有陣列微孔的塑料板實(shí)現(xiàn)工件表面織構(gòu)，利用熱熔法在塑料板上加工陣列微孔，微孔加工精度高，效率高，且微孔孔距控制方便；并且采用塑料板作為絕緣層，表面織構(gòu)雜散腐蝕小，提高了表面織構(gòu)的精度，方法簡單實(shí)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0009]本發(fā)明的一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法，包括以下步驟:
[0010](a)制作具有陣列微孔的絕緣板；
[0011](b)將絕緣板平貼于工件的加工表面上；
[0012](c)在工具陰極和絕緣板之間通入電解液，使電解液通過微孔到達(dá)工件的加工表面，其中，工具陰極接脈沖電源負(fù)極，工件接脈沖電源正極；
[0013](d)接通脈沖電源進(jìn)行表面織構(gòu)電解加工；
[0014]所述的絕緣板為塑料板，所述的塑料板上的陣列微孔采用熱熔法加工。
[0015]更進(jìn)一步地，所述的熱熔法加工陣列微孔的具體步驟為:
[0016](a-Ι)用直徑不大于200 μ m的醫(yī)療不銹鋼微針制備具有一定間距的微針陣列；
[0017](a-2)將步驟(a-Ι)中的微針陣列安裝于精密數(shù)控機(jī)床上，并將微針陣列加熱至不超過100 °C ；
[0018](a-3)利用精密數(shù)控機(jī)床帶動(dòng)上述的微針陣列在塑料板上加工具有一定間距規(guī)則排列的微孔。
[0019]更進(jìn)一步地，所述的絕緣板的厚度不大于0.1mm;所述的工具陰極與絕緣板之間的加工間隙不超過0.1mm。
[0020]更進(jìn)一步地，步驟(b)中的絕緣板與工件的貼合間隙不大于0.01_。
[0021 ] 更進(jìn)一步地，步驟(C)中的電解液為濃度不大于12%的NaNO3溶液。
[0022]更進(jìn)一步地，所述的工具陰極為不銹鋼板。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0025](I)本發(fā)明的一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法，其絕緣板為塑料板，塑料板上的陣列微孔采用熱熔法加工，利用熱熔法在塑料板上加工陣列微孔，微孔加工易于實(shí)施，精度高，效率高，提高了表面織構(gòu)的加工精度和效率，并且微孔孔距可控，控制方便；該方法簡單實(shí)用，具有廣泛的應(yīng)用前景；
[0026](2)本發(fā)明的一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法，其熱熔法加工陣列微孔的具體步驟為:首先用直徑不大于200 μm的醫(yī)療不銹鋼微針制備具有一定間距的微針陣列；然后將微針陣列安裝于精密數(shù)控機(jī)床上，并將微針陣列加熱至不超過100°C ;利用精密數(shù)控機(jī)床帶動(dòng)上述的微針陣列在塑料板上加工具有一定間距規(guī)則排列的微孔；直徑不大于200 μ m的醫(yī)療不銹鋼微針的精度和強(qiáng)度高，不易彎折，且取材方便；利用精密數(shù)控機(jī)床控制微針陣列加工，加工精度高，效率高，同時(shí)可以調(diào)節(jié)微孔孔距；微針陣列加熱溫度不宜過高，過高易使塑料板過熱而導(dǎo)致微孔尺寸誤差大；
[0027](3)本發(fā)明的一種利用微孔塑料板進(jìn)行表面織構(gòu)的電解方法，其絕緣板的厚度不大于0.1_，工具陰極