電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)控電化學(xué)沉積快速成型裝置中的陽極組件，包括有非溶性陽極，其特點(diǎn)在于：設(shè)有一水平x和y軸方向點(diǎn)陣分布狀的陽極臺(tái)面，每個(gè)點(diǎn)陣處均固定設(shè)有陽極并相互絕緣形成點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，所有陽極均會(huì)并聯(lián)的與其電化學(xué)電源連接，陽極臺(tái)柱中還設(shè)有點(diǎn)陣分布的陽極輸液通道，處于陽極臺(tái)面上的每個(gè)陽極端面周圍具有擴(kuò)口容腔，該擴(kuò)口容腔與陽極輸液通道口相互貫通。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)是所有電極點(diǎn)都可以同時(shí)工作，就是并聯(lián)打印同時(shí)工作效率尤其高，能耗也少。另外，擴(kuò)口容腔等的設(shè)置能克服由于點(diǎn)陣分布狀的陽極臺(tái)面上各電極間要有絕緣樹脂等相隔絕緣，這就必然在各電極間相隔絕緣部位對(duì)應(yīng)地形成電場(chǎng)斷續(xù)的問題，也為金屬離子溶液提供了一個(gè)緩沖區(qū)，使金屬電還原沉積能持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行。
【專利說明】電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及數(shù)控電化學(xué)沉積快速成型裝置中的專用陽極組件。

【背景技術(shù)】
[0002]簡(jiǎn)稱為3D打印機(jī)的裝備是快速成形技術(shù)的一種裝置，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合堆積材料，把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來，即通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。該裝置常常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型或者用于一些產(chǎn)品的直接制造。其中金屬零部件3D打印技術(shù)是信息化與機(jī)械化高度融合的標(biāo)志性技術(shù)之一，目前較成功的有金屬粉末鋪粉式激光燒結(jié)技術(shù)和金屬粉末同步送粉式激光燒結(jié)技術(shù)兩種。金屬粉末鋪粉式激光燒結(jié)金屬零部件時(shí)金屬粉回收方便，利用率高，但在制造有內(nèi)腔的零部件時(shí)金屬粉末回收不易；金屬粉末同步送粉式激光燒結(jié)技術(shù)較適合大型零部件的3D打印制造，但受環(huán)境和送粉質(zhì)量的影響較大，保護(hù)氣體耗量也較大；但是這兩種技術(shù)的共同特點(diǎn)是用一束激光根據(jù)計(jì)算機(jī)3D圖型數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)依次掃描融化金屬粉末來達(dá)到3D打印制造金屬零部件的目的，因而其最大的不足就是要逐點(diǎn)依次掃描打印，從而造成打印速度慢，并且從現(xiàn)有的3D打印技術(shù)打印出的零部件實(shí)樣來看，激光熔融所制造的零件表面較粗糙，尺寸精度較差，離精密機(jī)械零部件制造還有相當(dāng)?shù)牟罹?，同時(shí)激光3D打印設(shè)備價(jià)格貴，能耗也大。
[0003]電鑄是一種基于金屬離子在陰極電沉積原理制取產(chǎn)品的現(xiàn)代加工技術(shù)，使溶液中的金屬正離子在電場(chǎng)的作用下，遷移到陰極獲得電子還原成原子，并沉積于陰極母模表面，并脫模，從而制造出與母模完全相同的產(chǎn)品的制造技術(shù)，電鑄技術(shù)具有較高的制造精度和表面光潔度以及可制作多組分復(fù)合材料。已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在宇航、核工業(yè)、微機(jī)械、電子業(yè)等高【技術(shù)領(lǐng)域】并獲成功，主要用于各種精密、異型、復(fù)雜、微細(xì)等難以用機(jī)械加工方法制得的或加工成本很高的零件，例如用于制造火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻室、太陽能儲(chǔ)能飛輪，汽車內(nèi)飾件的制造、電子工業(yè)中印刷焊膏、膠粘劑模板，激光商標(biāo)、光盤、精密齒輪、精密模具、標(biāo)牌、藥型罩等方面。
[0004]現(xiàn)在已經(jīng)有人研究利用電化學(xué)還原沉積原理進(jìn)行金屬零件3D打印，即利用了具體的電鑄原理和3D打印技術(shù)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)金屬零件3D打印。其中有cn201310457824.7的《電解刻蝕電鍍堆積3D打印機(jī)》和cn200810063195.9的《數(shù)控選區(qū)電化學(xué)沉積快速成型方法與裝置》等都是采用電化學(xué)沉積方法來實(shí)現(xiàn)金屬零件3D打印的，這些文獻(xiàn)披露的內(nèi)容盡管已經(jīng)克服了電鑄技術(shù)必須依賴于母模的問題，但是仍然存在快速成型效率不高的問題，特別是它們還有另一共同特點(diǎn)就是都只有一個(gè)陽極和陰極，運(yùn)動(dòng)電極必須隨數(shù)控機(jī)械支架及其電機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)；這樣設(shè)置最大的不足就是電極尺寸大了加工精度就不高，電極尺寸小了加工速度太慢，打印裝備也復(fù)雜，因而在實(shí)際應(yīng)用中效率并不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種改進(jìn)的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱應(yīng)用于數(shù)控點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備能實(shí)現(xiàn)真正的快速成型。
[0006]本發(fā)明所述的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱包括有非溶性陽極，其特點(diǎn)在于:設(shè)有一水平X和y軸方向點(diǎn)陣分布狀的陽極臺(tái)面，每個(gè)點(diǎn)陣處均固定設(shè)有陽極并相互絕緣形成點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，所有陽極均會(huì)并聯(lián)的與其電化學(xué)電源連接，陽極臺(tái)柱中還設(shè)有點(diǎn)陣分布的陽極輸液通道，處于陽極臺(tái)面上的每個(gè)陽極端面周圍具有擴(kuò)口容腔，該擴(kuò)口容腔與陽極輸液通道口相互貫通。
[0007]所述對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備則還包括有:計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、裝備基座、陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)、以及電沉積系統(tǒng)，該電沉積系統(tǒng)包括有陽極、金屬離子溶液工作槽、電化學(xué)電源、循環(huán)泵、過濾器、陰極和工作時(shí)構(gòu)成導(dǎo)電連接的工作基板，以及本發(fā)明的點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱等。
[0008]本發(fā)明的點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱其陽極臺(tái)工作時(shí)面朝向陰極及其導(dǎo)電連接的工作基板，并與它們構(gòu)成能讓金屬離子溶液流轉(zhuǎn)的縫隙配合，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)將待成型工件的三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為水平X和I軸方向點(diǎn)陣和垂直步進(jìn)的三維控制數(shù)據(jù)，其控制信號(hào)一路與控制各陽極和電化學(xué)電源通斷的電源智能控制處理器連接，控制信號(hào)另一路與控制陽極垂直升降的陽極數(shù)控升降機(jī)構(gòu)的數(shù)控處理器連接。
[0009]上述點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備充分利用了本發(fā)明點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)數(shù)控特制的并聯(lián)而且相互絕緣的精細(xì)點(diǎn)陣分布的點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，使其與金屬離子溶液及陰極組成電化學(xué)還原沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)所要打印的零部件的尺寸大小和精度來選擇設(shè)置點(diǎn)陣非溶性陽極組的點(diǎn)數(shù)精度和尺寸。例如對(duì)一般尺寸和精度的零部件可以設(shè)置直徑為0.5mm的鈦電極,陣列X和y軸方向長(zhǎng)*寬為540至1080乘320至980不等的點(diǎn)陣；每一個(gè)陽極電極都通過電源智能控制處理器來控制和電化學(xué)電源的通斷，一般來說采用在每個(gè)電路中設(shè)有一個(gè)開關(guān)二極管，當(dāng)然也不僅僅局限于此，此時(shí)開關(guān)二極管的控制信號(hào)采用將計(jì)算機(jī)三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為也由540至1080乘320至980不等的點(diǎn)陣水平平面參數(shù)控制數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)三維圖像數(shù)據(jù)還包括轉(zhuǎn)換為垂直方向適當(dāng)步進(jìn)參數(shù)控制數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)一般也經(jīng)放大后用來控制。隨著陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)陽極在垂直方向的移動(dòng)，伴隨的X、Y 二維平面的點(diǎn)陣陽極電流通斷的變化即可實(shí)現(xiàn)三維圖像的電量質(zhì)量轉(zhuǎn)換，因?yàn)榻饘俦戎厥且欢ǖ模饘龠€原沉積量是由還原電量決定的，從而通過控制每個(gè)平面的金屬布局并進(jìn)行疊加，即可形成金屬3D實(shí)體。
[0010]本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)是所有電極點(diǎn)都可以同時(shí)工作，就是并聯(lián)打印，因而對(duì)厚壁或?qū)嵭慕饘偌?D打印，需要時(shí)數(shù)萬個(gè)電極同時(shí)工作效率尤其高，不像單束激光打印或現(xiàn)有的單電極電化學(xué)還原3D打印金屬件的方法效率極低；與激光熔融金屬方法相比，本發(fā)明用電化學(xué)還原金屬的能耗要少得多，因而也符合節(jié)能降耗的要求。另外，擴(kuò)口容腔等的設(shè)置能克服由于點(diǎn)陣分布狀的陽極臺(tái)面上各電極間要有絕緣樹脂等相隔絕緣，這就必然在各電極間相隔絕緣部位對(duì)應(yīng)地形成電場(chǎng)斷續(xù)的問題，特別是各電極間相隔距離比較大時(shí)尤其如此。如不采取有效技術(shù)措施，用電化學(xué)還原將無法得到完整的金屬件。該設(shè)置能使相鄰擴(kuò)口的外口相互無縫連接，這樣就可在各點(diǎn)陽極對(duì)應(yīng)的陰極及其工作時(shí)構(gòu)成導(dǎo)電連接的工作基板上形成可控的無縫電場(chǎng)點(diǎn)陣，這為用電化學(xué)還原法得到完整的金屬件提供了更好的技術(shù)基礎(chǔ)。擴(kuò)口型容腔也為金屬離子溶液提供了一個(gè)緩沖區(qū)，使金屬電還原沉積能持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行。
[0011]本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置是處于陽極臺(tái)面上的陽極輸液通道口其端部具有相鄰擴(kuò)口容腔交匯形成的擋塊，擴(kuò)口容腔與該陽極輸液通道口的側(cè)向出口相互貫通。這樣的設(shè)置更優(yōu)化了擴(kuò)口容腔與陽極輸液通道的配合關(guān)系。
[0012]本發(fā)明中設(shè)有的點(diǎn)陣分布陽極輸液通道一般會(huì)與帶壓的金屬離子溶液輸送裝置連通，所謂的“帶壓的金屬離子溶液輸送裝置連通”可以是指常規(guī)的由循環(huán)泵工作時(shí)帶來壓力的金屬離子溶液輸送裝置，也可以指為了特別適合小口徑陽極輸液通道附加在輸送鏈上的使金屬離子溶液具有更大壓強(qiáng)的其它溶液輸送裝置，比如再附加上強(qiáng)力增壓泵等。
[0013]為此，本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置是包括有一輸液罐設(shè)置在點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱中并處于點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱的頂端，該輸液罐具有罐頂蓋及其罐頂蓋進(jìn)液法蘭，輸液罐的罐體與點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱一體設(shè)置，罐體底部直接和各陽極輸液通道連通，各陽極導(dǎo)線集中封裝于陽極導(dǎo)線組集中法蘭上，陽極導(dǎo)線組集中法蘭安裝在罐頂蓋上，穿過輸液罐腔體的各陽極導(dǎo)線被絕緣層包裹。
[0014]本發(fā)明將輸液罐與點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱一體設(shè)置并置于陽極輸液通道上不僅僅使結(jié)構(gòu)布置更緊湊合理，也使輸液罐發(fā)揮了溶液緩沖均勻分配器的作用，特別有助于金屬離子溶液被均勻有序地注入到陽極密集沉積金屬處，特別是在陽極擴(kuò)口容腔處，如此更能保證電化學(xué)沉積的有效性。
[0015]另外優(yōu)選的，本發(fā)明的分布在陽極臺(tái)面上的各陽極之間距離不大于2mm，各陽極的端面直徑不大于0.5mm,陽極輸液通道的直徑不大于1mm。
[0016]上述本發(fā)明的設(shè)置有助于保證打印的待成型工件的加工精度和金屬離子還原沉積的可靠性。當(dāng)然作為一種發(fā)明的考量，各陽極之間距離一般來說越小越有助于保證加工精度。
[0017]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】及本發(fā)明具體實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例在點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為圖1中的d局部放大圖圖3為圖1中的P局部放大圖圖4為圖2中的A-A剖視圖也稱陽極臺(tái)面分布圖
其中，1、點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，2、陰極，3、工作基板，4、陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)，5、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，6、循環(huán)泵，7、裝備基座，8、過濾器，9、輸送管，10、待成型工件，11，輸送罐，111、罐頂蓋進(jìn)液法蘭，12、金屬離子溶液工作槽，121、金屬離子溶液，13、陽極導(dǎo)線組，131、陽極導(dǎo)線，14、陽極導(dǎo)線組集中法蘭，15、電源智能控制處理器，151、電化學(xué)電源，16、陽極，161、陽極擴(kuò)口容腔，162、流轉(zhuǎn)縫隙，17、陽極輸液通道，18、絕緣樹脂，181、擋塊，41、陽極數(shù)控升降機(jī)構(gòu)的數(shù)控處理器，42、陽極數(shù)控定位臂，51、加料斗，52、電導(dǎo)儀。
具體實(shí)施例
[0019]如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的應(yīng)用裝備即點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備包括有計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)5、裝備基座7、陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)4、以及電沉積系統(tǒng)，該電沉積系統(tǒng)包括有陽極16、金屬離子溶液工作槽12、電化學(xué)電源151、循環(huán)泵6、過濾器8、陰極2以及工作時(shí)構(gòu)成導(dǎo)電連接的工作基板3等。其中金屬離子溶液121、金屬離子溶液工作槽12、金屬離子溶液輸送罐11、金屬離子溶液循環(huán)泵6和承壓輸送管9及過濾器8組成的循環(huán)系統(tǒng)也做為帶壓的金屬離子溶液輸送裝置對(duì)點(diǎn)陣分布的陽極輸液通道17輸送金屬離子溶液。另外，也可以根據(jù)需要在金屬離子溶液工作槽中添加攪拌器、加熱器、溫度傳感器等。金屬離子溶液工作槽12上可以根據(jù)需要附加有物料補(bǔ)充裝置，本實(shí)施例還附加有電導(dǎo)儀52、加料斗51等。
[0020]本實(shí)施例相關(guān)的工件基板3采用精加工的石墨板，3D打印開始前將工作基板3置于陰極2上，工作基板3和陽極臺(tái)面之間形成能讓金屬離子溶液流轉(zhuǎn)的流轉(zhuǎn)縫隙162，金屬離子溶液采用成分為含300克/升氨基磺酸鎳、30克/升硼酸和適量添加劑，由于陽極16采用不溶性的鈦陽極，因而在長(zhǎng)期工作過程中溶液的金屬離子會(huì)隨著金屬電還原沉積量的增加而減少，因而本實(shí)施例在金屬離子溶液工作槽12中設(shè)有的電導(dǎo)儀52來跟蹤金屬離子濃度的變化，當(dāng)其超過一定值時(shí)即通過加料斗51緩慢加入氨基磺酸鎳，使金屬離子濃度穩(wěn)定。當(dāng)然，金屬離子溶液種類較多，打印不同的金屬有不同的配方，同一種金屬要求不同也可有不同配方，例如還是3D打印鎳也可以選擇成分為含270-780克/升氨基磺酸鎳、30-48克/升硼酸和適量添加劑的配方。為了更精準(zhǔn)地控制金屬還原沉積尺寸，本發(fā)明實(shí)施例采取在金屬鹽溶液中加入添加劑的方式來阻止除金屬離子還原沉積以外的氫電還原反應(yīng)的進(jìn)行，從而使通過電極的電量都用于金屬還原，也保證了沉積有效性。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例采用純鈦絲作為陽極16材料，采用絕緣環(huán)氧樹脂作為點(diǎn)陣陽極16間的絕緣樹脂18，處于陽極臺(tái)面上的每個(gè)陽極16端面周圍具有陽極擴(kuò)口容腔161，該陽極擴(kuò)口容腔161與陽極輸液通道17 口相互貫通，在各點(diǎn)陣陽極16中心對(duì)角線的中心位置設(shè)有陽極輸液通道17，陽極輸液通道17—端與相鄰點(diǎn)陣陽極16的擴(kuò)口容腔相通，輸液通道另一端與輸液罐相接。其中陽極臺(tái)面上的陽極輸液通道17 口其端部具有相鄰陽極擴(kuò)口容腔161交匯形成的擋塊181，陽極擴(kuò)口容腔161與陽極輸液通道17 口的側(cè)向出口相互貫通。
[0022]點(diǎn)陣陽極16與輸液罐11以及它們的點(diǎn)陣分布構(gòu)成的點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備及其功能的關(guān)鍵部件，本發(fā)明實(shí)施例點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I的制作可以是這樣的:首先將直徑為0.5_純鈦絲拉直并按尺寸要求精確切斷，將電極兩端冷壓成帶頸的頭部，用專用卡具卡住電極兩端頸部，兩端定位模板及中段澆注模具形成一固定空腔，通過中段模具澆注口將環(huán)氧樹脂澆注入模，固化后形成點(diǎn)陣電極中段組件；將中段組件去毛邊后將其與陰極2對(duì)應(yīng)的工作面朝上，用模板和定制的點(diǎn)陣梯形擴(kuò)口容腔的水溶性模芯組裝形成近端面空腔，通過模板澆注口用環(huán)氧樹脂再次澆注，待固化后將模板拆下，將其置于熱水中，待梯形擴(kuò)口容腔的水溶性模芯完全溶于水中后即在工作面形成陽極16擴(kuò)口容腔；將點(diǎn)陣電極頂部朝上，用數(shù)控固體光纖激光焊接機(jī)將銅芯直徑為0.2mm帶皮導(dǎo)線線頭與電極上端點(diǎn)焊結(jié)合；然后用專用夾具將焊好的陽極導(dǎo)線131疏理拉直，此時(shí)將電極組件置于輸液罐11的罐體底部預(yù)留方孔內(nèi)，安裝到位后從上部澆入環(huán)氧樹脂即絕緣樹脂，澆注厚度為5_，將陽極16上端與銅芯線頭的焊接部位的裸露金屬全部封閉于樹脂中，并且將電極組件頂與輸液罐11的罐體底部澆鑄為一體，形成新的完整的罐體底部。將陽極導(dǎo)線131進(jìn)行有序疏理形成陽極導(dǎo)線組13，將數(shù)控紫外激光打孔機(jī)的光斑直徑調(diào)整為0.5mm，在各電極的中心對(duì)角線的中心進(jìn)行打孔，用控制特定激光脈沖數(shù)量的方法控制孔的深度，形成符合要求的陽極輸液通道17。將所有陽極導(dǎo)線131導(dǎo)出，并將其集中封裝于陽極導(dǎo)線組集中法蘭14上，將陽極導(dǎo)線組集中法蘭14安裝在輸液罐11的頂蓋上，裝上罐頂蓋，點(diǎn)陣分布式陽極16臺(tái)柱毛胚即形成，該點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I有540*320點(diǎn)陣平面分布，即有540*320個(gè)陽極16分布在陽極臺(tái)面上。
[0023]將該點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I毛胚置于三維數(shù)控加工中心機(jī)床上，首先將點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I外定位面加工完成，裝上陽極數(shù)控定位臂42，通過陽極數(shù)控定位臂42的定位，用數(shù)控加工中心的小平銑刀將各陽極16與陰極2相對(duì)的工作端面按工作精度銑平到位，使陽極工作臺(tái)面與陽極數(shù)控定位臂42之間形成精密的定位尺寸數(shù)據(jù)，將形成尺寸關(guān)聯(lián)的點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I與陽極數(shù)控定位臂42裝于陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)4的相應(yīng)位置上，將金屬離子溶液工作槽12裝于裝備基座7預(yù)定位置，將陽極導(dǎo)線組13與電源智能控制處理器15連接相聯(lián)，將與循環(huán)泵6連接的輸送管9與輸液罐11的罐頂蓋進(jìn)液法蘭111相接，將計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)5的接口與電源智能控制處理器連接15及其電化學(xué)電源151和陽極數(shù)控升降機(jī)構(gòu)的數(shù)控處理器41 相聯(lián)，設(shè)備安裝即告成。
[0024]通過上面的闡述可以知道在本實(shí)施例中，帶壓的金屬離子溶液輸送裝置還包括有一輸液罐11被直接設(shè)置在本發(fā)明實(shí)施例即點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I中并處于點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I的頂端，該輸液罐11具有罐頂蓋進(jìn)液法蘭111，輸液罐11的罐體與點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I 一體設(shè)置，罐體底部和各陽極輸液通道連通17，各陽極導(dǎo)線131集中封裝于陽極導(dǎo)線組集中法蘭14上，陽極導(dǎo)線組集中法蘭14安裝在輸液罐11的頂蓋上，穿過輸液罐11腔體的各陽極導(dǎo)線131被絕緣層包裹。一般來說該絕緣層應(yīng)還有不被金屬離子溶液121腐蝕功能要求。將輸液罐11與點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱I 一體設(shè)置并置于陽極輸液通道17上不僅僅使結(jié)構(gòu)布置更緊湊合理，也還發(fā)揮了溶液緩沖均勻分配器的作用，特別有助于金屬離子溶液121被均勻有序地注入到陽極16密集沉積金屬處，本實(shí)施例是在陽極16擴(kuò)口容腔處，如此更能保證電化學(xué)沉積的有效性。
[0025]本實(shí)施例在點(diǎn)陣陽極式電還原金屬沉積零件3D打印裝備應(yīng)用中，該3D打印裝備的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)5采用定制軟件將計(jì)算機(jī)中三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由540*320點(diǎn)陣平面和0.01mm步進(jìn)量疊加而成的三維控制數(shù)據(jù)，控制信號(hào)一路輸給電源智能控制處理器15，經(jīng)信號(hào)經(jīng)放大后作為操控信號(hào)，操控與各陽極16相連的開關(guān)二極管的通斷；控制信號(hào)另一路輸至陽極數(shù)控垂直升降機(jī)構(gòu)4的數(shù)控處理器41，控制Z軸的運(yùn)動(dòng)；隨著Z軸的上移，X、Y 二維水平面上的點(diǎn)陣陽極16電流通斷隨控制信號(hào)的變化而變化，由于金屬離子溶液121中加入了抑制氫電還原反應(yīng)的添加劑，因而通過電極的電量絕大多數(shù)都是用于金屬還原沉積，因?yàn)榻饘俦戎厥且欢ǖ?，金屬還原沉積量是由還原電量決定的，從而通過控制每個(gè)平面的金屬布局并進(jìn)行疊加，即可實(shí)現(xiàn)三維圖像的電量質(zhì)量轉(zhuǎn)換，按三維圖的要求實(shí)現(xiàn)金屬有序沉積獲得待成型工件19，金屬有序沉積完畢后將其從石墨基板上脫下就可得到金屬實(shí)體零件，即實(shí)現(xiàn)金屬零件的電還原方式的3D打印。
【權(quán)利要求】
1.一種電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，包括有非溶性陽極，其特征在于:設(shè)有一水平X和y軸方向點(diǎn)陣分布狀的陽極臺(tái)面，每個(gè)點(diǎn)陣處均固定設(shè)有陽極并相互絕緣形成點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，所有陽極均會(huì)并聯(lián)的與其電化學(xué)電源連接，陽極臺(tái)柱中還設(shè)有點(diǎn)陣分布的陽極輸液通道，處于陽極臺(tái)面上的每個(gè)陽極端面周圍具有擴(kuò)口容腔，該擴(kuò)口容腔與陽極輸液通道口相互貫通。
2.按照權(quán)利要求1所述的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，其特征在于:處于陽極臺(tái)面上的陽極輸液通道口其端部具有相鄰擴(kuò)口容腔交匯形成的擋塊，擴(kuò)口容腔與該陽極輸液通道口的側(cè)向出口相互貫通。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，其特征在于:包括有一輸液罐設(shè)置在點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱中并處于點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱的頂端，該輸液罐具有罐頂蓋及其罐頂蓋進(jìn)液法蘭，輸液罐的罐體與點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱一體設(shè)置，罐體底部和各陽極輸液通道連通，各陽極導(dǎo)線集中封裝于陽極導(dǎo)線組集中法蘭上，陽極導(dǎo)線組集中法蘭安裝在罐頂蓋上，穿過輸液罐腔體的各陽極導(dǎo)線被絕緣層包裹。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，其特征在于:分布在陽極臺(tái)面上的各陽極之間距離不大于2mm，各陽極的直徑不大于0.5mm,陽極輸液通道的直徑不大于1mm。
5.按照權(quán)利要求3所述的電還原金屬沉積點(diǎn)陣分布式陽極臺(tái)柱，其特征在于:分布在陽極臺(tái)面上的各陽極之間距離不大于2mm，各陽極的直徑不大于0.5mm,陽極輸液通道的直徑不大于1mm。
【文檔編號(hào)】C25C7/02GK104178782SQ201410417757
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】胡揚(yáng)五, 賈中輝, 夏權(quán)威, 陳年金, 孫雅峰 申請(qǐng)人:溫州市工業(yè)科學(xué)研究院