一种蚀刻辅助的微细超声加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种蚀刻辅助的微细超声加工装置，所述微细超声加工装置通过蚀刻液的辅助实施微细超声加工，所述蚀刻液混合磨粒后，浸泡工件或喷淋工件实施蚀刻辅助的微细超声加工；微细超声的振动加工在工件表面形成微裂纹，而蚀刻液可以快速有效的进入微裂纹中，进一步扩大裂纹间隙，有助于微细超声的去除加工；加工效率的提高，缩短了开口上下面接触蚀刻液的时间，相应的减少了侧蚀量；另外将微细超声和蚀刻结合在一起，超声可以引导蚀刻液的流向，进一步有助于保证加工成型的精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超声加工装置，尤其是一种蚀刻辅助的微细超声加工装置。
技术介绍
化学蚀刻法的原理是利用金属与蚀刻剂进行化学反应形成可溶物体而进行去除 反应部分，通过控制希望被去除部分和被保护部分来达到加工的目的。蚀刻方法加工出的 结构，存在表面开口大，内部开口小的问题，其断面如梯形。造成这种结构的原因，主要是由 于开口是上下面接触蚀刻液的时间差，加上蚀刻速率，造成侧蚀量大。 单独的蚀刻加工，效率不高，工艺复杂，且蚀刻具有各向异性，即蚀刻的方向是不 确定的，成型的表面结构不符合预期。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种蚀刻速度低、侧 蚀量小、加工效率高的蚀刻辅助微细超声加工的装置。 为实现上述目的，本技术采取的技术方案为：一种蚀刻辅助的微细超声加工 装置，所述微细超声加工装置通过蚀刻液的辅助实施微细超声加工，所述微细超声加工装 置包括立式滑台、超声主轴、夹头、工具头、工作台、超声电源、工作槽、蚀刻液，所述工具头 通过夹头固定在超声主轴上，超声主轴固定在立式滑台上，所述的立式滑台驱动超声主轴 上下运动，所述的超声电源与超声主轴相连；所述工作槽固定在工作台上，所述超声主轴包 括前匹配块、压电陶瓷片与后匹配块，通过调节螺栓将前匹配块、压电陶瓷片与后匹配块连 接；所述蚀刻液混合磨粒后，浸泡工件或喷淋工件；所述蚀刻液由以下质量百分含量的组 分组成：氯化铁5~15%、酸3~5%、苯并三唑2~4%、乙二胺1~2%、十二烷基磺酸钠 2~3%，余量为水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸组成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺酸 的质量比为（1~3) : (6~14) : (15~26)。 本申请技术人经过大量研究发现，在所述蚀刻液中加入由所述质量比的高氯 酸、次氯酸和磺酸组成的酸时，使得蚀刻液的蚀刻速度较低，由于通过超声的加工，可提高 加工效率，可减小工件表面开口和内部开口分别与蚀刻液接触的时间差，有效减小工件开 口上下面结构的尺寸差。而且在所述蚀刻液中加入所述重量含量的苯并三唑、乙二胺和 十二烷基磺酸钠，能够有效减小蚀刻液的侧蚀量，使得蚀刻所得结构更趋于圆柱形，形状可 控。 作为本技术所述蚀刻辅助的微细超声加工装置的优选实施方式，所述苯并三 唑和乙二胺的质量和与十二烷基磺酸钠的质量比为（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸 钠=(1~2): 1，且苯并三唑与乙二胺的质量比为2:1。作为本技术所述用于辅助微 细超声加工的蚀刻液的更优选实施方式，所述苯并三唑和乙二胺的质量和与十二烷基磺酸 钠的质量比为（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸钠=1.5:1。当所述苯并三唑和乙二 胺的质量和与十二烷基磺酸钠的质量比为（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸钠=(1~ 2) :1，且苯并三唑与乙二胺的质量比为2:1时，所得蚀刻液的侧蚀量更小，尤其是当所述苯 并三唑和乙二胺的质量和与十二烷基磺酸钠的质量比为（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基 磺酸钠=1. 5:1时，所得蚀刻液的侧蚀量最小。 作为本技术所述用于辅助微细超声加工的蚀刻液的优选实施方式，所述酸中 高氯酸、次氯酸和磺酸的质量比为（1~2) : (7~12) : (18~25)。作为本技术所述用 于辅助微细超声加工的蚀刻液的更优选实施方式，所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的质量 比为1 :10 :20。当所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的质量比为（1~2) : (7~12) : (18~ 25)时，所得蚀刻液的蚀刻速度加快，尤其是当所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的质量比为 1 :10 :20时，所得蚀刻液的蚀刻速度比较快。 作为本技术所述蚀刻辅助的微细超声加工装置的优选实施方式，所述蚀刻液 由以下质量百分含量的组分组成：氯化铁8~12%、酸4%、苯并三唑2%、乙二胺1%、 十二烷基磺酸钠3%，余量为水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸组成，而且所述高氯酸、次 氯酸和磺酸的质量比为（1~2) : (7~12) : (18~25)。 作为本技术所述蚀刻辅助的微细超声加工装置的优选实施方式，所述蚀刻液 由以下质量百分含量的组分组成：氯化铁10%、酸4%、苯并三唑3%、乙二胺1.5%、十二烷 基磺酸钠3%，余量为水。 所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸组成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺酸的质量比为 1 :10 :20。当所述蚀刻液采用此配方时，所述蚀刻液蚀刻所得结构最趋于圆柱形，效果最 好，除了超声加工缩短了上下表面的时间差，蚀刻液成份的不同对缩短时间差也有一定的 辅助作用。 作为本技术所述蚀刻辅助的微细超声加工装置的优选实施方式，所述蚀刻液 由以下质量百分含量的组分组成：氯化铁12%、酸5%、苯并三唑4%、乙二胺2%、十二烷基 磺酸钠3%，余量为水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸组成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺 酸的质量比为1 :1〇 :20。 同时，本技术还提供一种操作简单、易于实现、针对上述所述蚀刻辅助的微细 超声加工装置实施的蚀刻辅助的微细超声加工方法，包括以下步骤： (1)对工件进行掩膜处理，然后将掩膜后的工件固定安装在工作槽上； (2)打开超声电源，蚀刻液掺杂磨粒浸泡工件或喷淋工件； (3)立式滑台驱动超声主轴上下运动，工具通过工具夹头安装在超声主轴上，对工 件实施蚀刻辅助超声加工。 作为本技术利用所述蚀刻辅助的微细超声加工装置实施的蚀刻辅助的微细 超声加工方法的优选实施方式，所述磨粒为刚玉、碳化硅、碳化硼、金刚石粉末。 本技术所提供的蚀刻液的制备方法，操作简单，所制备得到的蚀刻液各成分 之间能够充分混合、相互作用，制备得到的蚀刻液质量稳定，便于工业化推广。 本技术首次提出将专用的蚀刻液与微细超声加工结合，专门研制出一种辅助 微细超声加工的蚀刻液，将蚀刻和超声两项技术有机结合，微细超声的振动加工在工件表 面形成微裂纹，而蚀刻液可以快速有效的进入微裂纹中，进一步扩大裂纹间隙，有助于微细 超声的去除加工；加工效率的提高，缩短了开口上下面接触蚀刻液的时间，相应的减少了侧 蚀量；另外将微细超声和蚀刻结合在一起，超声可以引导蚀刻液的流向，进一步有助于保证 加工成型的精度。 本技术所公开的蚀刻液，是针对微细超声加工专门研制出的可辅助微细超声 加工的蚀刻液配方。本技术的蚀刻液中氯化铁与现有常用蚀刻液相比，含量较低，本实 用新型的蚀刻液与现有常用普通蚀刻液相比，蚀刻速度较慢，但本技术的蚀刻液中加 入了所述特定组成的酸及所述特定含量比例的苯并三唑、乙二胺和十二烷基磺酸钠，使得 本技术所述蚀刻液具有较慢的蚀刻速度，而且侧蚀量较小，蚀刻所得结构趋于圆柱形， 能够较好的配合辅助微细超声加工。【附图说明】 图1为蚀刻辅助的微细超声加工装置的结构示意图。 1为工作台、2为工作槽、3为工具头、4为夹头、5为前匹配块、6为压电陶瓷片、7为 后匹配块、8为调节螺栓。【具体实施方式】 为更好的说明本技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本 技术作进一步说明。 如图1所示一种蚀刻辅助的超声加工装置，一种蚀刻辅助的微细超声加工装置， 所述微细超声加工装置通过蚀刻液的辅助实施微细超声加工，所述微细超声加工装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻辅助的微细超声加工装置，其特征在于，所述微细超声加工装置通过蚀刻液的辅助实施微细超声加工，所述微细超声加工装置包括立式滑台、超声主轴、夹头、工具头、工作台、超声电源、工作槽、蚀刻液，所述工具头通过夹头固定在超声主轴上，超声主轴固定在立式滑台上，所述的立式滑台驱动超声主轴上下运动，所述的超声电源与超声主轴相连；所述工作槽固定在工作台上，所述超声主轴包括前匹配块、压电陶瓷片与后匹配块，通过调节螺栓将前匹配块、压电陶瓷片与后匹配块连接；所述蚀刻液混合磨粒后，浸泡工件或喷淋工件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁聪，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43