[发明专利]一种基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置

说明书

本发明涉及一种基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，属于金属表面处理技术领域。本装置包括刻录端头、筒形电极、把手和电源。筒形电极与把手相对固定，刻录端头固定在筒形电极的端部，待加工试样置于刻录端头下部，待加工试样与刻录端头头及筒形电极之间置有液体介质，电源的两极分别与刻录端头和待加工试样相连。在待加工试样与筒形电极之间施加电压，上述装置能够在金属表面进行摩擦刻录和着色。通过施加反向电压，可以实现着色的去除。本发明在微纳米加工、手工标记、信息记录、装饰、织构、耐磨耐蚀等领域中有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

在金属及合金的储存或使用过程中，往往需要对其表面进行标记或改性处理。针对金属表面的刻录技术主要有机械刻写、激光刻写和等离子刻蚀等。机械刻写又包括手工刻写和电动刻写两种，分别在专利99229431.2和专利201621465603.X中有所描述。激光刻写，又称激光雕刻加工，是另一种发展成熟的加工手段。其与机械刻写的不同在于，激光刻写一般是利用数控技术为基础，激光为加工媒介。加工材料在激光雕刻照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，能实现激光雕刻并达到表面加工的目的。等离子刻蚀是一种常见的干法刻蚀形式，常用于集成电路制造中，其原理主要是利用反应气体在射频功率的激发下电离从而形成的等离子体而进行表面加工及改性。

上述三种加工方式均具有精度高、速度快、适用材料多且应用领域广泛的优势，但其缺点在于无法实现对金属表面颜色的调试。此外，对于激光刻写和等离子刻蚀来说，激光或等离子体的获得需要结构复杂的激光光纤雕刻机或等离子刻蚀机等设备，对工作环境要求高且设备维护困难。

电控摩擦是本申请人在1998年提出的一种摩擦主动控制技术。在专利98111715.5中，发明人首次描述了一种通过施加外加电场对金属/陶瓷摩擦副的摩擦系数进行主动控制的方法；在专利200510011224.3中，发明了一种摩擦系数可主动控制的摩擦离合器；在专利200910241957.4中，公开了一种表面活性剂水溶液中金属摩擦副摩擦系数的主动控制方法；在专利201310002692.9中，公开了一种润滑剂、摩擦副及控制摩擦副之间摩擦系数的方法。此类电控摩擦的主要原理在于利用电场作用下润滑液中颗粒、分子或离子的定向吸附而实现的摩擦系数的主动控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，利用摩擦过程中的能量，降低阳极氧化的反应势垒或活化能的阈值，并改变反应后生成膜的结构，从而实现了金属表面的刻录着色。

本发明提出的基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，包括刻录端头、筒形电极、把手和电源，所述的筒形电极与把手相对固定，所述的刻录端头固定在筒形电极的端部，待加工试样置于刻录端头下部，待加工试样与刻录端头之间置有液体介质，所述的电源的两极分别与刻录端头和待加工试样相连。

上述金属表面刻录着色装置中，所述的液体介质为酯类、醇类或水中的任何一种或多种的混合物。

上述金属表面刻录着色装置中，所述的液体介质中加有二硫化钼、石墨烯或氮化硼固体颗粒，固体颗粒的颗粒度为50纳米～5微米。

本发明提出的基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，其优点是：

本发明的基于电控摩擦的金属表面刻录着色装置，利用摩擦过程中的能量，降低了电化学过程尤其是阳极氧化的反应势垒或活化能的阈值，并改变了反应后生成膜的结构，从而实现了金属表面的刻录着色。而且可以通过施加反向电压，实现着色的去除。本发明的金属表面刻录着色装置，与已有技术中的机械刻写、激光刻写及等离子刻蚀等传统技术相比，本发明的设备简单，操作便捷，且颜色可以通过改变溶液成分进行主动调节；与已有的微弧氧化或阳极氧化等表面着色方法相比，具有着色位置可控的优势。本发明在微纳米加工、手工标记、信息记录、装饰、织构、耐磨耐蚀等领域中有良好的应用前景。

附图说明