一种金属喷嘴的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种金属喷嘴的加工方法，利用不锈钢不易被电化学溶解的特性，以含有微小型通孔阵列的不锈钢板为基础，通过电铸工艺来加工高性能的金属喷嘴结构。首先，提供一个不锈钢平板，在平板上加工出阵列的圆柱凸台结构，在每一个圆柱凸台中央加工出通孔，随后在该平板上进行电铸程序，以形成具有开孔的金属层，剥离金属层，形成群喷嘴毛坯板。对群喷嘴毛坯板进行减薄和切割处理，获得多个具有一定厚度和孔径的金属喷嘴。本发明专利技术能够极大地降低成本，简化工艺，高效率地批量生产小孔径、孔壁过渡圆滑的喇叭形金属喷嘴，更加适于生产实际。

A processing method of metal nozzles

The invention discloses a processing method of metal nozzles, which is based on stainless steel plates containing micro - hole arrays, using the characteristics of stainless steel which is not easily dissolved in electrochemistry, and the high performance metal nozzle structure is processed by electroforming. First, a stainless steel plate is provided, the cylindrical protruding structure of the array is machined on the plate, the through hole is processed in the center of each cylindrical convex platform, and then the electroforming program is carried out on the plate to form the metal layer with opening, peeling off the metal layer and forming the group nozzle blank plate. A group of nozzle blanks were thinned and cut, and several metal nozzles with a certain thickness and diameter were obtained. The invention can greatly reduce the cost, simplify the process, and efficiently batch production of the trumpet shaped metal nozzles with small aperture and hole wall transition, which is more suitable for production.

【技术实现步骤摘要】
一种金属喷嘴的加工方法
本专利技术属于微细特种加工领域，具体是一种金属喷嘴的加工方法。
技术介绍
目前，金属网孔状制件广泛应用于精密仪器、航空航天、医疗器械、制药、化纤等领域。而在制药、医疗器械等方面，金属喷嘴在这些方面都有极其重要的作用。迄今为止，微细型金属喷嘴的制造方法一般有电火花加工、激光加工、电铸加工等方法。其中，电火花加工的微孔所需的微细工具电极制备困难，因此难以得到广泛的应用；激光加工形成的微孔则不可避免的会产生再铸层甚至微裂纹，小孔下方端口有熔瘤堆积，不适用于加工对孔壁质量要求较高和尺寸相对较小的孔；而以过电铸技术加工的含有喇叭状微孔的喷嘴具有孔壁光滑、加工精度高、加工一致性好、可批量生产等优点，相对而言，电铸喇叭形微喷嘴在医疗和环保等领域更具有应用前景。具有喇叭形出或（和）入口的孔是一些高性能微细型金属喷嘴的标志特征。例如，含有单面喇叭孔形状的医疗雾化片，具有强度高、易清洗、不易堵塞、工作寿命长、易维护等优点。申请号为98122374.5的专利提出了一种用光刻-电铸的组合方法来制备微细型金属喷嘴方案。该方法每制造一批产品，就需要利用光刻工艺相应地制作一个电铸芯模，电铸芯模不可复用。由于光刻工艺繁杂，操作步骤多，所需设备较昂贵，且工艺参数较多，所以制备的微型金属喷嘴成本非常高。针对以上不足，本专利提出了一种电铸芯模可反复使用的可高效生产高精度金属喷嘴的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属喷嘴的加工方法，以能高效低成本地制备出微型喇叭孔形金属喷嘴。为达上述目的，本专利技术的技术方案是：一种金属喷嘴的加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：(a)在不锈钢平板的A面上加工出圆柱形凸台阵列；(b)在圆柱形凸台阵列中的各圆柱形凸台上加工圆形通孔，从而形成电铸芯模；(c)在电铸芯模B面涂覆一层绝缘膜；(d)以电铸芯模为阴极，利用电铸工艺在电铸芯模上沉积金属层；(e)当金属层厚度达到要求时，停止电铸，并将金属层从电铸芯模上剥离下来，形成群喷嘴毛坯板；(f)对群喷嘴毛坯板中的与电铸芯模贴合的一面进行减薄处理，直至群喷嘴毛坯板减薄到需要的厚度，此时，群喷嘴毛坯板变成了群喷嘴板；(g)对喷嘴板进行圆形切割处理，以获得数个单个喷嘴。所述的圆形通孔的轴线和圆柱形凸台的轴线重合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1.工艺成本低本专利技术所制备的芯模，无需光刻工艺，所需设备简单，原料成本低，芯模可反复使用，制件可大规模批量生产。2.操作简单，易于实现喇叭形微喷嘴所用的电铸芯模用常规技术手段可制备，无需复杂的操作。附图说明：图1为不锈钢平板示意图。图2为在不锈钢平板上加工的圆柱形凸台结构的三维图。图3为在圆柱形凸台结构上加工的圆形通孔的三维图。图4为在平板B面涂覆绝缘层的三维图。图5为在电铸工艺步骤中电铸金属在不锈钢平板上生长数值仿真曲线图。图6为群喷嘴毛坯板剖视图。图7为群喷嘴板剖视图。图8为单个喷嘴剖视图。图中标号及名称：1、不锈钢平板；2、圆柱形凸台阵列；3、圆柱形凸台；4、形通孔；5、电铸芯模；6、绝缘膜；7、金属层；8、群喷嘴毛坯板；9、喷嘴板；10、喷嘴。具体实施方式下面结合图1至图8，对本专利技术——“一种金属喷嘴的加工方法”的具体实施方式作进一步详细描述。(1)取一不锈钢平板1，在该平板上加工出圆柱形凸台阵列2，如图2所示。作为优选，本案例采用的不锈钢平板1，其材质为sus304，其直径为30mm、厚度为1mm。作为优选，本案例是通过数控铣床在平板1上加工出圆柱形凸台阵列2。作为优选，圆柱形凸台阵列2含有的圆柱形凸台数可以根据实际需要设计，可为直线型或圆周型排列矩阵，其凸台的尺寸可根据实际要求确定。本案例选择含有6个沿圆周均匀分布的圆柱形凸台3，每个圆柱形凸台3直径为0.5mm，高度为0.3mm。(2)在各圆柱形凸台3上加工圆形通孔4，从而形成电铸芯模5，如图3所示。作为优选，圆形通孔的直径为0.3mm。作为优选，圆形通孔4的中心轴线与圆柱形凸台3的中心轴线重合。(3)将304不锈钢平板1的B面涂覆一层绝缘膜6，确保此区域不会进行电沉积反应，如图4所示。作为优选，绝缘膜6是一种可以固化的液态材料且具有绝缘的性能。本案例采用1030环氧树脂AB胶作为绝缘材料。(4)将不锈钢平板1加工有图形结构的一面与电铸阳极水平正对布置，以电铸芯模5为阴极，在电铸芯模5的A面上及凸台表面进行电铸沉积。当金属层7厚度达到要求时，停止电铸。作为优选，可选择电沉积层质量良好的电沉积参数作为本专利技术的电沉积参数。本案例选择在5A/dm2的电流密度下采用空气搅拌电铸3小时，可获得厚度大约0.1mm的电铸金属层7。在电铸工艺中，电铸金属在不锈钢平板1上的生长数值分析仿真曲线图如图5所示，其中a为0.5小时，b为1小时，c为2小时，d为3小时。因为不锈钢平板1上的微小孔结构破坏了不锈钢平板1表面的连续性，改变了不锈钢平板1上各导电区域与电铸阳极间的距离，致使本该近似均匀分布于不锈钢平板1表面上的电流密度，在微小孔孔沿处发生了突变，出现了微小孔孔沿外表面局部区域电流密度最大化集中，而沿微小孔孔壁深度方向梯度递减的分布特性。根据电铸时金属的沉积速度正比于电流密度大小的特点，电铸步骤结束后，电铸金属层7呈现出近微小孔孔沿区域厚度大、沿微小孔孔壁深度方向逐渐变薄的分布特征，总体上，展现为缩孔形弧面外扩廓形。因此，从电铸芯模5上剥离下来的电铸金属层7，即为缩孔弧面外扩廓形，从而形成喷嘴毛坯板8，如图6所示。作为优选，电铸金属材料为具有一定强硬度、电沉积性能好的金属材料，如镍或镍合金。(5)将电铸金属层7从电铸芯模5上剥离下来，对群喷嘴毛坯板8中的与电铸芯模5贴合的一面进行减薄处理，直至群喷嘴毛坯板8减薄到需要的厚度，得到喷嘴板9，如图7所示。在喷嘴板9上的单个凸起结构和平面的过渡处进行切割，获得多个具有一定厚度和孔径的单个金属喷嘴10，如图8所示。作为优选，减薄处理采用的方式为研磨，本案例研磨毛坯板8的厚度至0.05mm。作为优选，切割获得单个金属喷嘴10的工艺采用激光切割或线切割。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属喷嘴的加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：(a)在不锈钢平板(1)的A面上加工出圆柱形凸台阵列(2)；(b)在圆柱形凸台阵列(2)中的各圆柱形凸台(3)上加工圆形通孔(4)，形成电铸芯模(5)；(c)在电铸芯模(5)的B面涂覆一层绝缘膜(6)；(d)以电铸芯模(5)为阴极，利用电铸工艺在电铸芯模(5)上沉积金属层(7)；(e)当金属层(7)厚度达到要求时，停止电铸，并将金属层(7)从电铸芯模(5)上剥离下来，形成群喷嘴毛坯板(8)；(e)对群喷嘴毛坯板(8)中的与电铸芯模(5)贴合的一面进行减薄处理，直至群喷嘴毛坯板(8)减薄到需要的厚度，此时，群喷嘴毛坯板(8)变成了群喷嘴板(9)；(g)对喷嘴板(9)进行切割处理，获得数个单个喷嘴(10)。

【技术特征摘要】
1.一种金属喷嘴的加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：(a)在不锈钢平板(1)的A面上加工出圆柱形凸台阵列(2)；(b)在圆柱形凸台阵列(2)中的各圆柱形凸台(3)上加工圆形通孔(4)，形成电铸芯模(5)；(c)在电铸芯模(5)的B面涂覆一层绝缘膜(6)；(d)以电铸芯模(5)为阴极，利用电铸工艺在电铸芯模(5)上沉积金属层(7)；(e)当金属层(7)厚度达到要求时，停止电铸，并将金属层(7)从电铸芯模(5)上剥离下来，形成群喷嘴毛坯板(8)；(e)对群喷嘴毛坯板(8)中的与电铸芯模(5)贴合的一面进行减薄处理，直至群喷嘴毛坯板(8)减薄到需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦歌，李润清，明平美，闫亮，郑兴帅，张新民，刘凯瑞，赵西梅，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41