一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法，所述的方法通過(guò)物理氣相沉積在硼原料表面鍍一層金屬導(dǎo)電層膜，采用鎢鋼為電極材料，通過(guò)在電極側(cè)面加工一平臺(tái)，同時(shí)電極在加工過(guò)程中旋轉(zhuǎn)，采用螺旋進(jìn)刀方式對(duì)半導(dǎo)體硼柱進(jìn)行加工，在通過(guò)鹽酸或氫氟酸溶液去除沉積在硼零件表面的碳、鎢等導(dǎo)電層膜，獲得與原材料成分相同的硼零件。
【專利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微細(xì)加工領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代科研生產(chǎn)中，隨著各類儀器的小型化，各種微細(xì)結(jié)構(gòu)的零件制備越來(lái)越受到人們的關(guān)注。在慣性約束聚變(ICF)低能量X光散射及輻射輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)研究中，柱腔填充材常選用低原子序數(shù)(低Z)材料，如:PMP泡沫、LiH等，硼由于其具有低密度、高強(qiáng)度和高熔點(diǎn)的性質(zhì)，也是重要的柱腔填充材料之一。硼材料為黑色固體，熔點(diǎn)約2300° C，沸點(diǎn)3658° C，密度2.34 g/cm2，硬度在單質(zhì)材料中僅次于金剛石，較脆，因而采用常規(guī)的機(jī)械加工方法難以實(shí)現(xiàn)硼柱腔填充材料的成型加工。硼是半導(dǎo)體材料，室溫下電導(dǎo)率1.5X IO-6/Ω.cm,電阻率高達(dá)180 Ω.cm,電火花加工一般只能加工電阻率低于100 Ω.cm的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法，為激光慣性約束聚變科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)用靶材料。
[0004]本發(fā)明的半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法，依次包括如下步驟:
(1)通過(guò)物理氣相沉積方法在半導(dǎo)體硼材料表面鍍上一層導(dǎo)電層材料；
(2)采用鎢鋼微細(xì)電極絲作為工具電極，在電極側(cè)面銑削一平臺(tái)；采用含碳的電介質(zhì)為工作液；
(3)半導(dǎo)體硼材料進(jìn)行電火花銑削加工，加工過(guò)程中使電極旋轉(zhuǎn)；
(4)將加工成型的半導(dǎo)體硼零件放入鹽酸或氫氟酸溶液中。
[0005]所述半導(dǎo)體硼材料進(jìn)行電火花銑削加工的工藝參數(shù)為:正極性加工；脈沖寬度6Ps ;頻率120Hz ；電流65A ；電壓100V ;能量105J。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、通過(guò)物理氣相沉積方法制備輔助導(dǎo)電層，可增加對(duì)半導(dǎo)體材料電火花加工的加工效
率；
2、通過(guò)條件實(shí)驗(yàn)，確定放電間隙，可獲得ICF物理實(shí)驗(yàn)尺寸要求的硼靶零件；
3、通過(guò)鎢電極材料鎢氣化沉積在工件待加工區(qū)域，以及工作液中的碳元素分解沉積在待加工區(qū)域，形成持續(xù)導(dǎo)電層膜，可實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體硼的持續(xù)電火花加工。
[0007]4、在電極側(cè)面銑削平臺(tái)以及加工過(guò)程中電極旋轉(zhuǎn)，有利于切屑排除，避免切屑排除困難而造成的拉弧現(xiàn)象。
[0008]5、通過(guò)把硼零件放入鹽酸或氫氟酸溶液，可反應(yīng)去除沉積在硼表面的碳、鎢等導(dǎo)電層，而且不會(huì)破壞硼基體，獲得與原材料成分一致的硼零件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明中的電極結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中的螺旋進(jìn)刀方式；
圖3為本發(fā)明中的直徑Φ 400 μ m的硼柱表面形貌的電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]圖1為本發(fā)明中的電極結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明中的螺旋進(jìn)刀方式，圖3為本發(fā)明中的直徑Φ400μπι的硼柱表面形貌的電鏡圖。從圖1?3中可以看出，采用本發(fā)明的方法加工直徑Φ 400 μ m的硼柱的過(guò)程如下:
通過(guò)磁控濺射鍍膜方法在硼材料表面鍍上一層鋁導(dǎo)電層，厚度0.;采用強(qiáng)度、
硬度高、密度大，熔點(diǎn)高的鎢鋼絲為工具電極，在電極側(cè)面在線銑削加工一平臺(tái)，其目的是有利于切屑的排除；選擇含碳量較高煤油為工作液，加工過(guò)程中，其中的碳會(huì)生成游離態(tài)，并附著在硼工件表面，是生成持續(xù)導(dǎo)電層的主要成分之一，確保電火花加工的持續(xù)進(jìn)行；采用螺旋進(jìn)刀方式對(duì)硼材料進(jìn)行電火花銑削加工，加工過(guò)程中電極旋轉(zhuǎn)，通過(guò)條件實(shí)驗(yàn)確定放電間隙S，設(shè)電極直徑ΦρΙδΟΜπι，工件直徑Φ2=400Μπι，則電極加工運(yùn)動(dòng)軌跡半徑Φ滿
足:#=$+%+25 =550+2 δ ;編制數(shù)控加工程序，電火花銑削加工半導(dǎo)體硼的工藝參數(shù)為:正極性加工；脈沖寬度6/μ8 ;頻率120/Hz ;電流65/A ;電壓100/V ;能量105/J ;配制50%氫氟酸溶液；由于硼不與不與鹽酸或氫氟酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而碳、鎢等則會(huì)被溶解，故將加工成型的硼柱放入鹽酸或氫氟酸溶液中，反應(yīng)24小時(shí)以上，去除表層碳、鎢等材料，獲得與原料成分相同的柱腔填充材料硼柱。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法，其特征在于:所述的方法依次包括如下步驟: (1)通過(guò)物理氣相沉積方法在半導(dǎo)體硼材料表面鍍上一層導(dǎo)電層材料； (2)采用鎢鋼微細(xì)電極絲作為工具電極，在電極側(cè)面銑削一平臺(tái)；采用含碳的電介質(zhì)為工作液； (3)半導(dǎo)體硼材料進(jìn)行電火花銑削加工，加工過(guò)程中使電極旋轉(zhuǎn)； (4)將加工成型的半導(dǎo)體硼零件放入鹽酸或氫氟酸溶液中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體硼的電火花成型加工方法，其特征在于:所述半導(dǎo)體硼材料進(jìn)行電火花銑削加工的工藝參數(shù)為:正極性加工；脈沖寬度6μ8 ;頻率120Hz ;電流65A ;電壓 100V ;能量 105J。
【文檔編號(hào)】B23H9/00GK103920944SQ201410115457
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】謝軍, 張昭瑞, 劉峰, 黃燕華, 朱磊, 張海軍, 宋成偉, 李國(guó) , 童維超, 李朝陽(yáng), 梅魯生, 魏勝, 黃勇, 王紅蓮 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心