等離子體電化學射流復合加工裝置及系統制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及復合加工技術領域，公開了一種等離子體電化學射流復合加工裝置及系統，等離子體電化學射流復合加工裝置包括機架和噴射裝置，機架上設置有工作臺，工作臺上設置有用于夾持待加工工件的夾具，噴射裝置包括噴嘴，噴嘴朝向夾具，用于向工件噴射電解液；只需將待加工工件夾持于夾具上，將噴嘴連接于電源負極、工件連接于電源正極，通過噴嘴將電解液噴射于工件表面，即可實現電解等離子體加工和電化學射流加工的復合加工方式，結構簡單，可以有效降低加工成本。包括該等離子體電化學射流復合加工裝置的等離子體電化學射流復合加工系統也具有上述優點。工系統也具有上述優點。工系統也具有上述優點。

【技術實現步驟摘要】
等離子體電化學射流復合加工裝置及系統


[0001]本技術涉及復合加工
，尤其涉及一種等離子體電化學射流復合加工裝置及系統。

技術介紹

[0002]隨著半導體技術的不斷革新，近年來以碳化硅(SiC)為首的第三代半導體材料由于具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率高等優點，在制作高頻、高溫、抗輻射的大功率半導體器件方面發展潛力巨大。常規的加工方法主要有濕法刻蝕、干法刻蝕、電火花、激光、化學或電化學加工等。化學惰性金屬以其高超的熱穩定性、抗腐蝕性等材料性能在航空航天、能源、醫療等高
發揮著重要作用，例如鈮(Nb)及其合金可應用于超導磁體，高溫合金可用于火箭推進器噴管，燃氣渦輪發動機和耐熱耐燒器材，鈦(Ti)可用于制造醫療器械，是很好的生物適應性材料。然而鈮、鈦等化學惰性金屬和硅、碳化硅等半導體材料硬度大、脆性高、化學穩定性強，難以通過常規方法加工。
[0003]具體來說，通過濕法刻蝕不能精確控制圖形，并且刻蝕劑為氫氟酸或氫氧化鉀等危險的強酸強堿；干法刻蝕存在晶圓損壞的風險，并且設備復雜成本高昂，不適合大批量生產；電火花和激光加工會在材料表面產生熱影響區、重鑄層或者微裂紋；電化學加工不適用于化學惰性材料，例如鈮或碳化硅等材料與氧結合后表面會生成氧化膜絕緣層阻止電化學反應的進行，通常采用酸性或者堿性電解液對氧化膜進行去除，危險性較高且對環境不友好，從而限制了常規電化學射流在化學惰性材料加工中的應用。

技術實現思路

[0004]本技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本技術提出一種等離子體電化學射流復合加工裝置，能夠實現化學惰性材料的表面選擇性加工，并提供了一種等離子體電化學射流復合加工系統。
[0005]根據本技術的第一方面實施例的等離子體電化學射流復合加工裝置，包括：
[0006]機架，所述機架上設置有工作臺，所述工作臺上設置有用于夾持待加工工件的夾具；
[0007]噴射裝置，包括噴嘴，所述噴嘴朝向所述夾具，用于向所述工件噴射電解液；
[0008]根據本技術實施例的等離子體電化學射流復合加工裝置，至少具有如下有益效果：只需將待加工工件夾持于夾具上，將噴嘴連接于電源負極、工件連接于電源負極，通過噴嘴將電解液噴射于工件表面，即可實現電解等離子體加工和電化學射流加工的復合加工方式。本技術實施例的等離子體電化學射流復合加工裝置可應用于前文所述實施例的復合加工方法，實現電解等離子體加工和電化學射流加工的復合加工方式，結構簡單，可以有效降低加工成本。
[0009]根據本技術的一些實施例，等離子體電化學射流復合加工裝置還包括電源裝置，所述電源裝置的正極連接所述工件，負極連接所述噴嘴。
[0010]根據本技術的一些實施例，所述電源裝置還包括示波器，所述示波器電連接于所述電源裝置，用于檢測輸出電壓、電流信號。
[0011]根據本技術的一些實施例，等離子體電化學射流復合加工裝置還包括驅動裝置，所述驅動裝置連接于所述機架，用于驅動所述工作臺和所述噴嘴相對運動。
[0012]根據本技術的一些實施例，所述驅動裝置包括：
[0013]第一驅動部，連接于所述噴射裝置，并用于驅動所述噴射裝置沿Z軸移動；
[0014]第二驅動部，連接于所述第一驅動部，并用于驅動所述第一驅動部及所述噴射裝置沿X軸移動；
[0015]第三驅動部，連接于所述工作臺，并用于驅動所述工作臺沿Y軸移動。
[0016]根據本技術的一些實施例，所述工作臺上還設置有電解槽，所述夾具置于所述電解槽內，所述電解槽用于收集并排出從所述噴嘴噴射的電解液。
[0017]根據本技術的一些實施例，所述噴射裝置還包括電解液循環裝置，所述電解液循環裝置包括電解液箱、送液管路、回液管路和送液裝置，所述噴嘴通過所述送液管路與所述電解液箱連通，所述送液裝置設置于所述送液管路，所述回液管路連通于所述電解槽，用于將所述電解槽中的電解液排入所述電解液箱。
[0018]根據本技術的一些實施例，所述送液管路上設置有壓力表，用于檢測所述送液管路內的壓力。
[0019]根據本技術的一些實施例，所述回液管路上設置有過濾器。
[0020]根據本技術的第二方面實施例的等離子體電化學射流復合加工系統，包括控制器和上述實施例的等離子體電化學射流復合加工裝置，所述控制器電連接于所述等離子體電化學射流復合加工裝置。
[0021]本技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。
附圖說明
[0022]下面結合附圖和實施例對本技術做進一步的說明，其中：
[0023]圖1為本技術實施例等離子體電化學射流復合加工裝置的加工方法的原理示意圖；
[0024]圖2為本技術實施例等離子體電化學射流復合加工裝置的模塊示意圖；
[0025]圖3為本技術實施例等離子體電化學射流復合加工裝置部分結構的立體結構示意圖；
[0026]圖4為化學惰性半導體碳化硅表面氧化膜形成的示意圖；
[0027]圖5為圖4中材料去除的示意圖；
[0028]圖6為不同工藝參數下由陽極氧化區到等離子體放電區的變化過程示意圖；
[0029]圖7為化學惰性材料半導體硅表面加工出微溝槽圖案的一個示例；
[0030]圖8為金屬鈮表面加工出微溝槽圖案的一個示例；
[0031]圖9為半導體硅表面加工出微溝槽圖案的另一個示例；
[0032]圖10為金屬鈮表面加工出微溝槽圖案的另一個示例。
[0033]附圖標記：
[0034]噴嘴100，電解液箱110，送液管路120，回液管路130，送液裝置140，過濾器150，壓力表160；工件200，放電210，氧化膜擊穿220，氧化膜230，氣泡240；電源裝置300，電源正極310，電源負極320，示波器330；電解液400；初始間隙500；工作臺600，夾具610，電解槽620；第一驅動部710，第二驅動部720，第三驅動部730；曲線L1、L2、L3，陽極氧化區S1，放電區S2。
具體實施方式
[0035]下面詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本技術，而不能理解為對本技術的限制。
[0036]在本技術的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。
[0037]如果有描述到第一、第二只是用于區分技術特征為目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.等離子體電化學射流復合加工裝置，其特征在于，包括：機架，所述機架上設置有工作臺，所述工作臺上設置有用于夾持待加工工件的夾具；噴射裝置，包括噴嘴，所述噴嘴朝向所述夾具，用于向所述工件噴射電解液。2.根據權利要求1所述的等離子體電化學射流復合加工裝置，其特征在于，還包括電源裝置，所述電源裝置的正極連接所述工件，負極連接所述噴嘴。3.根據權利要求2所述的等離子體電化學射流復合加工裝置，其特征在于，所述電源裝置還包括示波器，所述示波器電連接于所述電源裝置，用于檢測輸出電壓、電流信號。4.根據權利要求1所述的等離子體電化學射流復合加工裝置，其特征在于，還包括驅動裝置，所述驅動裝置連接于所述機架，用于驅動所述工作臺和所述噴嘴相對運動。5.根據權利要求4所述的等離子體電化學射流復合加工裝置，其特征在于，所述驅動裝置包括：第一驅動部，連接于所述噴射裝置，并用于驅動所述噴射裝置沿Z軸移動；第二驅動部，連接于所述第一驅動部，并用于驅動所述第一驅動部及所述噴射裝置沿Y軸移動；第三驅動部，連接于所述工作臺，并用于驅動所述工作臺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙永華，董邦彥，盧家俊，
申請(專利權)人：南方科技大學，
類型：新型
國別省市：