[发明专利]喷射电沉积加工用阵列电极腔

说明书

技术领域

本发明涉及一种特种加工技术领域，尤其是一种电沉积技术，具体地说是一种喷射电沉积加工用阵列电极腔。

背景技术

传统电沉积技术（电铸和电镀）由于浓差极化、电场分布不均匀和析氢等因素的影响，往往会导致可用电流密度和电流效率低、加工时间长、电沉积层均匀性差，且易出现针孔、麻点、铸层烧焦等缺陷。喷射电沉积技术是将含有金属离子的电解液以高速射流的形式，在计算机的控制下高速冲向阴极，并进行区域选择性电沉积。

射流电沉积技术可以有效克服上述传统电沉积存在的一些缺陷和局限性，并具有其无法比拟的优势，如：（1）电解液高速喷射到阴极表面，以强烈的紊流形式流动，使阴极表面的金属离子得到迅速地补充，提高了极限电流密度，为金属离子的迁移提供了强大的动力，其电流密度可以远高于其它电沉积工艺，使单位沉积速率提高几十倍至上百倍，从而克服了传统电沉积技术存在的单位加工时间长以及析氢带来的沉积层缺陷等问题；（2）喷射电沉积技术较高的电流密度可以产生更高的电化学极化，有利于获得组织致密、晶粒细化的沉积层；（3）在高速射流的冲击下，电沉积产生的氢气泡难以吸附在阴极表面，降低了沉积层产生氢脆、针孔和麻点等缺陷的可能。

  但是，目前喷射电沉积技术同样存在较多的不足之处，如：（1）在喷射液流径向截面上的电场和流场分布不均匀，使得喷射电沉积沉积过程不均匀，表现为厚度不一致、表面凹凸不平等；（2）在喷射电沉积高电流密度条件下，会扩大结晶过程的择优生长特点，会加剧喷射电沉积的沉积不均匀性；（3）现有喷射电沉积技术在阳极腔上使用非金属材料（工程塑料、树脂等）作为喷嘴材料，这种具有瓶颈（喷射口）的细长结构不仅会极大的增加阴阳两极的间距，而且会极大的提高喷射口处的电阻；（4）为了提高射流电场和流场分布均匀性而采用细小喷嘴方式时，总体的电沉积加工效率会极大降低。上述因素严重制约了射流电沉积技术的应用与发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有的喷射电沉积加工效率低，沉积质量差的问题，提供一种能够均匀喷射电沉积加工的电场和流场，提高其电流密度和沉积速度，并使其可以用于复杂曲面的电沉积加工的喷射电沉积加工用阵列电极腔。

本发明的技术方案是：

一种喷射电沉积加工用阵列电极腔，其特征是它包括：

    一顶盖1，该顶盖1的一端与输送电解液的进液管相连，另一端带有外螺纹，它的中心设有供电解液通过的通孔；

    一腔体2，该腔体2的一端设有与前述的顶盖1的内螺纹相配的内螺纹，它的另一端的外部设有连接外螺纹，内部设有一个正锥台形内腔；

一套管3，该套管3的上端外表面呈锥形结构，该锥形结构插入前述腔体2的正锥台形内腔中，所述锥形结构的管壁上开有沿径向的收紧用槽口8；

一阵列电极4，该阵列电极4由多根中空的薄壁棒状结构组成，中空的薄壁棒状结构的中间设有供电解液通过的通孔，所述阵列电极4的主体被夹紧于前述的套管3中；

一密封环5，该密封环5安装在套管3的端部及刚性挡环6之间，所述的密封环5和刚性挡环6的中心均设有供阵列电极4伸出的通孔，阵列电极的截面形状与刚性挡环6中心的通孔的形状相配；

一收紧螺母7，该收紧螺母7的一端通过内螺纹与腔体2上的外螺纹相连，它的另一端通过台阶体与前述刚性挡环6的台阶面相抵，从而将刚性台阶体6、密封环5和套管3固定在腔体2中。

所述的阵列电极4由中空的薄壁棒状结构的电极集束而成，中空的薄壁棒状的通孔的截面可以为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形等形式中的一种或几种的组合。

所述的组成阵列电极4的管状体的电解液进口端能根据沉积体的形状开或闭。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用阵列电极直接形成喷射电沉积的喷嘴，提高了喷射电沉积加工时电场和流场的均匀性，同时可以极大缩短阴阳两级的间距，提高喷嘴处的电沉积液通过能力，提高电沉积加工的速度和质量。

（2）本发明通过挡环能够限制阵列电极伸出的截面形状，可以根据加工所需喷头截面的形状，设计具有相同内侧轮廓的弹性密封圈和挡环，获得选择性更好的流场和电场。

 （3）本发明通过腔体、套管和螺帽的配合，使套管顶端收紧，可以实现对阵列电极可靠、稳定的装夹，并可以形成任意截面轮廓的喷嘴。