本發(fā)明涉及一種微結(jié)構(gòu)陣列的加工方法，屬電化學(xué)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著對(duì)物體表面，特別是對(duì)重要摩擦副表面性能的要求越來(lái)越高，表面微結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異減摩性能得以快速發(fā)展。此外，固體表面形成微納米量級(jí)的微結(jié)構(gòu)可以有效降低其表面潤(rùn)濕性；生物植入物表面微結(jié)構(gòu)化可以使細(xì)胞在識(shí)別材料表面特征時(shí)，響應(yīng)微米和納米尺度的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，產(chǎn)生“接觸引導(dǎo)”現(xiàn)象。

目前，常用的微結(jié)構(gòu)加工方法有：超精密機(jī)械加工技術(shù)，電火花加工、超聲波加工、微波加工、激光加工、電子束加工、光刻加工、電鑄加工以及電解加工，其中的電解加工工藝在加工過(guò)程中材料的去除是在離子尺度下進(jìn)行的，加工的微結(jié)構(gòu)具有材料不變、表面無(wú)裂紋、無(wú)微變形和無(wú)殘余應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。

加工有規(guī)律的微結(jié)構(gòu)陣列的電解加工一般用掩模輔助實(shí)現(xiàn)，以掩膜來(lái)定義和限定加工區(qū)域和非加工區(qū)域，其中掩膜的制備方式對(duì)工藝的實(shí)用性及成本具有極大的影響。目前光刻膠是最常用的掩膜材料，但需要經(jīng)過(guò)涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影等一系列復(fù)雜工序，成本高并且不適用大面積或曲面工件的加工。因此有必要開發(fā)出一種方法簡(jiǎn)單、工藝成本低、適用范圍廣的掩膜制備工藝，可以實(shí)現(xiàn)大面積微結(jié)構(gòu)陣列的加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有掩膜電解加工中掩膜制備復(fù)雜且掩膜應(yīng)用范圍窄的不足，提出一種微結(jié)構(gòu)陣列的加工方法，利用霧化的乳化蠟液滴作為掩膜，可以實(shí)現(xiàn)大面積的微結(jié)構(gòu)陣列的加工。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種微結(jié)構(gòu)陣列的加工方法，其特征是，包括下列步驟：

（1）取一定量的乳化蠟，用霧化設(shè)備將乳化蠟霧化、均勻噴涂在待加工工件表面上，使霧化的乳化蠟液滴離散、均勻地附著于待加工工件表面上；

（2）對(duì)待加工工件表面上的乳化蠟液滴進(jìn)行固化處理，形成離散、均勻涂覆在待加工工件表面的蠟?zāi)ぃ?/p>

（3）將附著有離散蠟?zāi)さ拇庸すぜ糜陔娊獠壑校ㄈ腚娊庖?，以待加工工件為?yáng)極、蠟?zāi)檠谀みM(jìn)行電解加工，未被蠟?zāi)じ采w的區(qū)域被腐蝕出微結(jié)構(gòu)；

（4）微結(jié)構(gòu)達(dá)到加工要求后，取出工件，清洗、干燥；

（5）去除工件表面蠟?zāi)?，獲得所需的微結(jié)構(gòu)陣列。

所述的乳化蠟為各種蠟均勻地分散在水中，借助乳化劑的定向吸附作用，在機(jī)械外力作用下制成的一種均勻流體。

所述的霧化設(shè)備為超聲霧化噴嘴或空氣壓縮霧化噴嘴。

所述的噴涂過(guò)程時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免乳化蠟液滴在待加工工件表面形成連續(xù)薄膜、完全覆蓋待加工工件表面。

所述的乳化蠟液滴在待加工工件表面上的離散程度可以通過(guò)噴涂過(guò)程的時(shí)間來(lái)調(diào)整。乳化蠟液滴在待加工工件表面上的離散程度不同，則獲得的微結(jié)構(gòu)陣列的尺寸和分布周期不同。

所述的固化處理方法為溶劑蒸發(fā)法，固化處理時(shí)乳化蠟液滴的溫度不能高于乳化蠟的破乳溫度。

所述的電解過(guò)程中不能劇烈攪拌，以免乳化蠟?zāi)っ撀洹?/p>

所述的去除工件表面蠟?zāi)さ姆椒?，用的是加熱溶解法或溶劑溶解法?/p>

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）掩膜制備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以一次性織構(gòu)大面積微結(jié)構(gòu)陣列。

（2）乳化蠟液滴大小可調(diào)，離散分布程度可調(diào)，可以獲得不同尺寸、不同周期的微結(jié)構(gòu)陣列。

附圖說(shuō)明

圖1是乳化蠟液滴噴涂在待加工工件表面上的示意圖。

圖2是待加工工件表面上乳化蠟液滴固化成蠟?zāi)さ氖疽鈭D。

圖3是以蠟?zāi)檠谀さ拇庸すぜ砻姹浑娊飧g出微結(jié)構(gòu)陣列的示意圖。

圖4是去除蠟?zāi)ず蟠庸すぜ砻孀罱K形成的微結(jié)構(gòu)陣列的示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、待加工工件，2、乳化蠟液滴，3固化后的蠟?zāi)ぁ?/p>

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4具體說(shuō)明本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本實(shí)施例的一種微結(jié)構(gòu)陣列的加工方法，包括以下步驟 ：

（1）取一定量的乳化蠟，用霧化設(shè)備將乳化蠟霧化、均勻噴涂在待加工工件表面1上，使霧化的乳化蠟液滴2離散、均勻地附著于待加工工件表面1上。

所述的待加工工件表面應(yīng)經(jīng)過(guò)拋光、除油和除銹處理。作為優(yōu)選，待加工工件的材料為電解加工性能良好的導(dǎo)電材料，如鎳、銅或不銹鋼等。本實(shí)例采用的待加工工件是不銹鋼片。

作為優(yōu)選，乳化蠟采用聚丙烯蠟乳液、聚乙烯蠟乳液或棕櫚蠟乳液等。本實(shí)例采用的是聚丙烯蠟乳液。

作為優(yōu)選，所述的乳化蠟液滴直徑大小均勻，且小于50μm。

作為優(yōu)選，霧化設(shè)備為超聲霧化噴嘴或空氣壓縮霧化噴嘴。本實(shí)例采用的是超聲霧化噴嘴。

作為優(yōu)選，乳化蠟的噴涂時(shí)間要短，使乳化蠟液滴均勻的離散的附著于待加工工件上。本實(shí)例采用的噴涂時(shí)間是0.5秒。

（2）對(duì)待加工工件表面上的乳化蠟液滴進(jìn)行固化處理，形成離散、均勻涂覆在待加工工件表面的蠟?zāi)ぁ?/p>

將涂覆有乳化蠟液滴的待加工工件置于恒溫環(huán)境下固化2小時(shí)，使乳化蠟液滴內(nèi)的溶劑揮發(fā)，在待加工工件表面形成離散分布、均勻涂覆的蠟?zāi)ぁ?/p>

作為優(yōu)選，固化處理時(shí)乳化蠟液滴的溫度不能高于乳化蠟的破乳溫度。本實(shí)例采用的溫度為35℃。

（3）將附著有離散蠟?zāi)さ拇庸すぜ糜陔娊獠壑?，通入電解液，以待加工工件為?yáng)極、蠟?zāi)檠谀みM(jìn)行電解加工，未被蠟?zāi)じ采w的區(qū)域被腐蝕出微結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，電解液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~25%的氯化鈉、硝酸鈉、或氯酸鈉溶液。本實(shí)采用的電解液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的硝酸鈉溶液。

（4）電解加工微結(jié)構(gòu)達(dá)到加工要求后，取出工件，清洗、干燥。

（5）去除工件表面蠟?zāi)?，獲得所需的微結(jié)構(gòu)陣列。

作為優(yōu)選，去除金屬片表面蠟?zāi)さ姆椒榧訜崛芙夥ɑ蛉軇┤芙夥ā１緦?shí)例采用的是加熱溶解法：對(duì)工件表面進(jìn)行加熱，加熱溫度為155℃，聚丙烯蠟的熔點(diǎn)為145~150℃，清除掉熔化的聚丙烯蠟獲得最終的微結(jié)構(gòu)陣列。