发明内容

本发明目的在于提供一种用于弧形金属面制备微喷头装置及制备微喷头的方法，以实现弧形金属面的定制化的喷头加工与成形。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于弧形金属面制备微喷头的装置，包括型芯，阳极盖，阳极，上构件，电源，导流管，下构件，电解液循环系统和电解液集液槽，其特征在于：所述的阳极盖将阳极密封在上构件上方，导流管将上构件和下构件连为一体；型芯贯穿阳极盖、阳极，上构件，导流管，下构件；电解液循环系统与上构件接通，所述的下构件内部具有喇叭状流道，且下端边缘处设置有4至8个出液口。

所述的型芯为直径小于2mm的工程塑料型材，优选为尼龙棒。

所述的阳极为中间有通孔的盘状不溶性阳极，材质为不锈钢、铂或钛。

所述的上构件的材质为耐腐蚀的聚氯乙烯或尼龙。

所述的导流管的材质为具有高透光率的工程材料，优选为有机玻璃。

所述的下构件的材质为耐腐蚀的硅橡胶。

一种用于弧形金属面制备微喷头的方法，包含以下步骤：

S1、在弧形金属面上钻出工艺孔，并对周围表面依次进行除油，打磨，清洗，活化等预处理操作；

S2、安装所述的用于弧形金属面制备微喷头的装置，使下构件紧密贴合弧形金属面，型芯置于弧形金属面的工艺孔中，并调整型芯处于装置内部中心轴上，电源正极与阳极接通，电源负极与弧形金属面接通；

S3、启动电解液循环系统，使电解液流经由上构件，阳极，导流管与下构件所形成的腔体，从下构件下端边缘处的出液口流出，经电解液集液槽汇集后循环使用；

S4、启动电源，在电源电压作用下，阳极与下构件覆盖的弧形金属面之间产生电沉积电流，受下构件的喇叭状流道中电解液制约的阴极化弧形金属面产生了中心高，四周低的电流密度分布，造成电解液中金属离子的电化学沉积反应集中在型芯的工艺孔周围，随电沉积持续进行导致沉积金属围绕型芯累积增高，进而形成内置在下构件喇叭状流道中且包裹型芯的微喷头；

S5、当微喷头的高度达到设计要求后，关断电源和电解液循环系统，移除微喷头上方组件，去除型芯，完成加工，最终实现弧形金属面制备出微喷头。

本发明涉及的微喷头电沉积增长的工作原理介绍如下。

本发明基于电化学电沉积原理重新构建了特殊的电极布置形式和电极间电解液流动区域。从电极布置而言，置于上构件的盘状阳极仅环形面积接触电解液，远小于下构件所覆盖的阴极化弧形金属面的面积，因此弧形金属面距离阳极的不同距离造成了中心工艺孔周围的电流密度显著高于下构件边缘处的电流密度。此电流密度分布特性导致工艺孔周围优先电沉积形成环绕型芯的并不断增高的电沉积隆起结构。随着电沉积隆起结构不断向上增加，电沉积电流进一步集中在电沉积隆起结构的前端。同时，在下构件的喇叭状流道内逆势增长的电沉积隆起结构，随电解液流动横截面收缩而出现类似下构件的内壁面的形状。通过透明的导流管观察电沉积隆起结构高度，待达到微喷头预定高度时，即可停止电沉积加工。

本发明与现有技术相比具有以下优点。

1、微喷头结构合理，孔径微细且内孔质量良好。本发明制备微喷头由下及上的流线状外形结构，下端能够牢固贴合在弧形金属面，上端外径尺寸微小，有利于多喷头成组布置。采用微细直径的型芯能够获得孔径小至数十微米的内孔结构。

2、加工条件和环境要求低，适于现场加工微喷头。本发明所采用的设备简单，能在常温条件和开放环境中工作。无需移动待加工工件，在需要的弧形金属面上布置装置，按照前述工艺流程可在工艺现场对弧形金属面进行制备微喷头工艺操作。

3、微喷头调控方便。本发明所述的微喷头基于电化学沉积增长成型的，通过调控电源参数和电沉积时间，能便捷准确的调整微喷头的高度而满足功能所需，同时下构件喇叭状流道的变换亦能改变微喷头外部构形。