[发明专利]一种电化学电极的侧壁绝缘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学电极的侧壁绝缘方法，属于电化学加工技术领域。

背景技术

电解加工是电化学加工的重要组成部分，是基于电化学过程的阳极溶解原理，借助预先成型的阴极，对材料进行腐蚀加工的工艺方法。与其他机械加工方法相比，电解加工是以离子形式去除金属材料，加工过程几乎没有切削力，且加工生产率高，表面质量好，工具阴极无损耗，是一种非常有发展潜力的加工方法，尤其适合于难加工材料的加工，在航空、航天、兵器、模具等行业中已得到了广泛应用。但电解加工过程中，非加工区存在的电场使得非加工区发生了电化学溶解反应，造成杂散腐蚀，进而影响了电解加工的成形精度。为约束电场范围，抑制杂散腐蚀，需要对阴极侧壁进行绝缘处理。

目前，国内外针对阴极侧壁绝缘的研究，主要集中在微细电解加工领域。微细电极的侧壁绝缘对微细电解加工意义重大，侧壁绝缘可以减小甚至阻止加工面的侧面腐蚀，增加打孔的圆度，同时提高加工过程的稳定性。同时微细电极对侧壁绝缘有着严格的要求，要求绝缘层结构致密，绝缘性高，厚度薄，粘附性强。针对微细电极的侧壁绝缘，目前国内外已有的绝缘方法有有机涂层法，PVD、CVD气相沉积法，浸渍提拉法与滴涂法等。有机涂层法涂层结合力较强、绝缘性能好，但阴极外径太小时，涂料不能均匀覆盖在阴极表面上。气相沉积法沉积的薄膜膜厚较为均匀、组织致密、无孔洞，但对电极和绝缘材料要求较高。浸渍提拉法与滴涂法能够获得绝缘性能好、厚度较薄的绝缘层。此外，清华大学李勇(专利号200810225440.1)采用旋涂法在电极表面涂敷绝缘材料，采用端面溶解法进行电极端面的导电处理。上海交通大学汪红(专利号201110386810.1)采用电泳沉积技术对电极表面进行镀上绝缘膜，利用机械磨削方法去掉电极端面的绝缘膜。

微弧氧化技术是在阳极氧化技术基础上发展起来的一项金属材料表面处理技术，阳极氧化产生的氧化膜，具有单向绝缘性，当用作阳极时，绝缘性较好，当用作阴极时，绝缘性较差，故无法作为电解阴极应用到电解加工中。微弧氧化技术突破了阳极氧化对电流、电压的限制，通过大幅提高阳极电压，产生微弧放电并形成放电通道，在放电通道内瞬间形成高温高压并伴随复杂的物理化学过程，使金属表面原位生长出性能优良的微弧氧化膜，其膜内存在致密陶瓷层，致密性好，绝缘电阻能够达到几十到几百兆欧，绝缘性能好。通过控制电解液配比、改变电参数和放电时间可以控制膜厚从几微米到几十微米。

发明内容

本发明的目的是提供一种电化学电极的侧壁绝缘方法，该方法既适应于普通电化学加工，也适用于微细电化学加工。其中在微细电化学加工中，既适应于单电极加工，也适用于群电极加工。该方法形成的绝缘膜致密均匀、绝缘性能好，且可以通过使电极端面与绝缘平台紧密贴合，保证电极端面不发生微弧氧化反应，达到局部遮盖的目的。故微弧氧化加工后无需进行端面导电处理，避免了端面处理对电极的破坏。

本发明所提供的一种电化学电极的侧壁绝缘方法，包括如下步骤：

(1)将电极连接于微弧氧化装置中，所述微弧氧化装置包括电解槽，所述电解槽内设有绝缘平台和搅拌器；所述电极的一端的端面与所述绝缘平台的表面贴合配合，另一端面与电源相连接，作为阳极；所述电解槽与所述电源相连接，作为阴极；

(2)启动所述电源，则在电解液中进行微弧氧化；

(3)所述微弧氧化完成后，关闭所述电源，取出所述电极，然后经烘干即实现对所述电极的侧壁绝缘。

上述的侧壁绝缘方法中，步骤(1)中，在将所述电极连接于所述微弧氧化装置中之前，所述方法还包括对所述电极进行抛光处理的步骤。

上述的侧壁绝缘方法中，所述电解槽的材质可为不锈钢。

上述的侧壁绝缘方法中，步骤(2)中，所述电源为脉冲电压，其参数为：正脉冲：440V~580V，如450V~500V、450V或500V，负脉冲：50V~150V，如80V~100V、80V或100V；脉冲频率：200Hz-800Hz，如200Hz；占空比：10%-70%，如40%或50%。

上述的侧壁绝缘方法中，步骤(2)中，所述电解液的溶质可为硅酸盐(如硅酸钠)、偏铝酸盐(如偏铝酸钠)、钨酸盐(如钨酸钠)和磷酸盐(如磷酸钠)中任一种与强碱的混合物，所述强碱可为氢氧化钠或氢氧化钾。

上述的侧壁绝缘方法中，所述电解液中，所述溶质中硅酸盐、偏铝酸盐、钨酸盐和磷酸盐中任一种盐的质量体积浓度可为6~14g/L，如8g/L~10g/L、8g/L或10g/L，所述溶质中强碱的质量体积浓度可为2~10g/L，如8g/L~10g/L、8g/L或10g/L。