电极及其制备方法和电化学加工装置
阅读：618发布：2020-05-16
专利汇可以提供电极及其制备方法和电化学加工装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于电化学技术领域，具体涉及一种 电极 及其制备方法和 电化学加工 装置。所述电极包括电极主体、 镀 镍层以及由绝缘颗粒组成的隔离层，所述隔离层设置在所述电极主体与 工件 相邻的表面，且所述隔离层用于保持所述电极主体与所述工件之间的恒定距离；所述镀镍层设置在所述电极主体与所述隔离层之间，且所述镀镍层用于嵌入固定所述绝缘颗粒。在恒压 力 控制下，本发明的电极可以提高 放电加工 的效率，尤其适用于打孔加工。，下面是电极及其制备方法和电化学加工装置专利的具体信息内容。
1.一种电极的制备方法，其特征在于，所述电极用于对工件进行电化学加工，所述电极包括电极主体、镀镍层以及由绝缘颗粒组成的隔离层，所述隔离层设置在所述电极主体与所述工件相邻的表面，且所述电极进行电化学加工时，所述隔离层用于保持所述电极主体与所述工件之间的恒定距离；所述镀镍层设置在所述电极主体与所述隔离层之间，且所述镀镍层用于嵌入固定所述绝缘颗粒；
所述电极的制备方法包括如下步骤：
提供所述电极主体；
在所述电极主体表面电镀所述镀镍层，电镀所述镀镍层的条件包括：电流密度2.5-
3.5A/dm2，时间1.5-2.5min；
在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒，形成所述隔离层，电镀所述绝缘颗粒的条件包括：
电流密度2.5-3.5A/dm2，时间2.5-3.5min；
其中，在所述电极主体表面电镀所述镀镍层的步骤之前，还包括用碱液清洗除油，在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒的步骤之后，还包括超声清洗的步骤。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘颗粒选自金刚石颗粒、立方碳化硼颗粒、碳化硅颗粒和刚玉颗粒中的至少一种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电极主体的材料选自铜、金、铂和钨钢中的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔离层的厚度超过所述镀镍层10-
20μm；和/或
所述镀镍层的厚度为10-50μm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱液清洗的碱液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化锂溶液中的至少一种。
电极及其制备方法和电化学加工装置
技术领域
[0001] 本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种电极及其制备方法和电化学加工装置。
背景技术
[0002] 电化学加工是通过化学反应去除工件材料的特种加工方法。目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法。电化学放电加工技术的关键是如何保证电极与工件之间在很微小的间隙下保持电解液的更新循环。
[0003] 传统的加工方式通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，这种方法存在效率上的不足，进给过快电极容易与工件接触，损坏电极，进给过慢，会损失相当大的加工效率。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电极及其制备方法和电化学加工装置，旨在解决现有电化学加工的电极无法有效确保电极与工件之间的间隙的技术问题。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明一方面提供一种电极，用于对工件进行电化学加工，所述电极包括电极主体、镀镍层以及由绝缘颗粒组成的隔离层，所述隔离层设置在所述电极主体与所述工件相邻的表面，且所述隔离层用于保持所述电极主体与所述工件之间的恒定距离；所述镀镍层设置在所述电极主体与所述隔离层之间，且所述镀镍层用于嵌入固定所述绝缘颗粒。
[0007] 本发明提供一种用于对工件进行电化学加工的电极，该电极上设有一层用于镶嵌固定绝缘颗粒的镀镍层，这样固定的绝缘颗粒可以形成一层隔离层，在电化学加工时，隔离层可使工件与电极之间保持恒定的微小距离，以便电解液更新循环。与现有技术相比，该电极进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，本发明的电极可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。
[0008] 本发明另一方面提供一种上述电极的制备方法，包括如下步骤：
[0009] 提供所述电极主体；
[0010] 在所述电极主体表面电镀所述镀镍层；
[0011] 在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒，形成所述隔离层。
[0012] 本发明提供的电极的制备方法，工艺简单易行，不需要大型设备，只需要要简单的电镀工艺对电极主体材料进行电镀形成镀镍层和隔离层，即可得到用于电化学加工的电极，该制备方法最终得到的电极进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，该电极可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。
[0013] 本发明最后提供一种电化学加工装置，所述电化学加工装置设置有本发明的上述电极。
[0014] 本发明提供的电化学加工装置中含有本发明特有的电极，因此用该电化学加工装置进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，该电化学加工装置可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。附图说明
[0015] 图1为本发明中用于对工件进行电化学加工的电极的一结构示意图。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017] 一方面，本发明实施例提供了一种电极，用于对工件进行电化学加工，所述电极包括电极主体、镀镍层以及由绝缘颗粒组成的隔离层，所述隔离层设置在所述电极主体与所述工件相邻的表面，且所述隔离层用于保持所述电极主体与所述工件之间的恒定距离；所述镀镍层设置在所述电极主体与所述隔离层之间，且所述镀镍层用于嵌入固定所述绝缘颗粒。
[0018] 本发明实施例提供一种用于对工件进行电化学加工的电极，该电极上设有一层用于镶嵌固定绝缘颗粒的镀镍层，这样固定的绝缘颗粒可以形成一层隔离层，在电化学加工时，隔离层可使工件与电极之间保持恒定的微小距离，以便电解液更新循环。该电极进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，本发明实施例的电极可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。
[0019] 本发明实施例提供的电极中，绝缘颗粒为非导电的超硬颗粒，这样可以保持工件与电极之间恒定的微小距离。优选地，所述绝缘颗粒选自金刚石颗粒、立方碳化硼(CBN)颗粒、碳化硅颗粒和刚玉颗粒(氧化铝)中的至少一种。而所述电极主体的材料选自铜、金、铂和钨钢中的至少一种，各种用于电极的导电金属均可。电极主体可设各种形状，在本发明实施例优选圆柱形，更优选直径D＝0.5mm的圆柱形电极，这样的电极更适应于打孔加工。
[0020] 进一步地，所述隔离层的厚度超过所述度镍层10-20μm。隔离层的厚度超过所述度镍层10-20μm，可使电极与工件之间的恒定微小距离控制在该范围内，从而在该范围内使电极达到放电加工的最大效率。进一步地，所述镀镍层的厚度为10-50μm。镀镍层可通过电镀的方法固定超硬磨料的绝缘颗粒，镀镍层的该厚度范围内的尺寸一般是绝缘颗粒大小的1/2～2/3，这样可以更好地镶嵌绝缘颗粒。具体地，如图1所示，为本发明实施例的一电极的结构示意图，在电极主体的表面通过电镀工艺涂覆一层金刚石颗粒层，通过金刚石颗粒的粒度(金刚石颗粒无特殊要求，微观上看金刚石颗粒都是不规则的，只是颗粒的直径基本在同一范围内，本实施例中对金刚石颗粒形状无要求，可优选金刚石颗粒的粒径范围为15um-
100um)和电镀时间控制金刚石颗粒层的露出高度，使金刚石颗粒层露出镀镍层表面10-20μm，即高于镀镍层10－20μm范围内。
100um)和电镀时间控制金刚石颗粒层的露出高度，使金刚石颗粒层露出镀镍层表面10-20μm，即高于镀镍层10－20μm范围内。
[0021] 另一方面，本发明实施例还提供了一种本发明实施例的上述电极的制备方法，包括如下步骤：
[0022] S01：提供所述电极主体；
[0023] S02：在所述电极主体表面电镀所述镀镍层；
[0024] S03：在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒，形成所述隔离层。
[0025] 本发明实施例提供的电极的制备方法，工艺简单易行，不需要大型设备，只需要要简单的电镀工艺对电极主体材料进行电镀形成镀镍层和隔离层，即可得到用于电化学加工的电极，该制备方法最终得到的电极进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，该电极可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。
[0026] 进一步地，在步骤S02中：在所述电极主体表面电镀所述镀镍层的条件包括：电流密度2.5-3.5A/dm2，时间1.5-2.5min。在该条件范围内，可在电极主体上形成10-50μm的镀镍层。更优选地，电流密度为3A/dm2，时间为2min。
[0027] 进一步地，在步骤S03中：在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒的条件包括：电流密2
度2.5-3.5A/dm ，时间2.5-3.5min。在该条件范围内，可在镀镍层上镶嵌绝缘颗粒，形成超过所述度镍层10-20μm的隔离层。更优选地，电流密度为3A/dm2，时间为3min。
度2.5-3.5A/dm ，时间2.5-3.5min。在该条件范围内，可在镀镍层上镶嵌绝缘颗粒，形成超过所述度镍层10-20μm的隔离层。更优选地，电流密度为3A/dm2，时间为3min。
[0028] 更进一步，上述制备方法中，在所述电极主体表面电镀所述镀镍层的步骤之前，还包括碱液清洗的步骤，用碱液进行除油清洗，可在电极主体上更容易电镀镀镍层。优选地，所述碱液清洗的碱液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化锂溶液中的至少一种。如选质量分数为20％的氢氧化钠溶液。更进一步地，在所述镀镍层上电镀所述绝缘颗粒的步骤之后，还包括超声清洗的步骤。超声清洗，以使最终制得的电极更佳清洁。优选超声波清洗1分钟。
[0029] 在一具体实施例中，该电极的制备方法包括：
[0030] (1)将电极主体加工成设形状；
[0031] (2)将电极主体放入碱液(20％氢氧化钠溶液)中除油清洗；
[0032] (3)将电极主体放入电镀槽预镀镍层，电流密度3A/dm2，时间2分钟；
[0033] (4)将镀有镀镍层的电极主体放入砂槽中电镀300#金刚石颗粒，电流密度3A/dm2，时间3分钟，控制砂的露出高度在20um左右(电镀方法固定的金刚石颗粒只有一层，控制金刚石高出镍层到10～20微米，金刚石颗粒无特殊要求，微观上看金刚石颗粒都是不规则的，只是颗粒的直径基本在同一范围内，本案中对形状无要求)；
[0034] (5)取出电极，超声波清洗1分钟。
[0035] 本发明实施例最后提供一种电化学加工装置，所述电化学加工装置设置有本发明的上述电极。
[0036] 本发明实施例提供的电化学加工装置中含有本发明特有的电极，因此用该电化学加工装置进行电化学加工时，电极与工件之间的距离恒定，不需要通过控制电极的进给速度来确保电极与工件之间的间隙，因此在恒压力控制下，该电化学加工装置可以提高放电加工的效率，尤其适用于打孔加工。
[0037] 本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
[0038] 实施例1
[0039] 一种用于对工件进行电化学加工的电极的制备方法，包括如下步骤：
[0040] (1)提供加工端部D＝0.5mm铜电极，长度5mm；
[0041] (2)将铜电极放入碱液(20％氢氧化钠溶液)中除油清洗；
[0042] (3)将铜电极放入电镀槽预镀镍层，电流密度3A/dm2，时间2分钟；
[0043] (4)将镀有镀镍层的铜电极放入砂槽中电镀300#金刚石颗粒，电流密度3A/dm2，时间3分钟，控制砂的露出高度在20um左右，形成金刚石颗粒层；
[0044] (5)取出电极，超声波清洗1分钟。
[0045] 将该恒间隙电极用于2mm厚度玻璃打孔加工，加工参数恒压30V，工作压力9.8N，与现有普通电极对比加工结果，如表1所示：通过表1可知，本实施例的电极相对现有普通电极的加工深度更深，加工效率更高。
[0046] 表1
[0048] 实施例2
[0049] 一种用于对工件进行电化学加工的电极的制备方法，包括如下步骤：
[0050] (1)提供加工端部D＝0.5mm钨钢电极，长度5mm；
[0051] (2)将钨钢电极放入碱液(20％氢氧化钠溶液)中除油清洗；
[0052] (3)将钨钢电极放入电镀槽预镀镍层，电流密度3A/dm2，时间2分钟；
[0053] (4)将镀有镀镍层的钨钢电极放入砂槽中电镀300#金刚石颗粒，电流密度3A/dm2，时间3分钟，控制砂的露出高度在20um左右，形成金刚石颗粒层；
[0054] (5)取出电极，超声波清洗1分钟。
[0055] 将该恒间隙电极用于1mm厚度陶瓷打孔加工，加工参数恒压50V，工作压力9.8N，与现有普通电极对比加工结果，如表2所示：通过表2可知，本实施例的电极相对现有普通电极的加工深度更深，加工效率更高。
[0056] 表2
[0057]电极类别 电压(v) 加工时间(s) 加工深度(mm) 加工效率(mm/s)
普通电极 50 120 0.37 0.003
本实施例电极 50 120 0.53 0.004
普通电极 50 120 0.37 0.003
本实施例电极 50 120 0.53 0.004
[0058] 实施例3
[0059] 一种电化学加工装置，该电化学加工装置设置有上述实施例1或实施例2中的电极。
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