Способ изготовления капилярных отверстий Советский патент 1982 года по МПК B23P1/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ ОТВЕРСТИЙ

I

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки и прецназначено цля изготовления капиллярных каналов.

По основному авт. св. N 643266 известен способ изготовления капиллярных каналов, согласно которому осуществляют прошивку отверстия электро4)изическим способом, размещают в отверстии нить с диаметром, равным требуемому диаметру капиллярного отверстия, производят химическое осаждение металлического покрытия и удаляют нить после заполнения пространства между ней и внутренней поверхностью отверстия l.

Этот способ позволяет получать капиллярные отверстия лишь в тонких листовых материалах. Если же изготавливаемый канал имеет длину, намного (.в сотни раз) превосходящую его диаметр, обмен рабочей жидкости в канале сильно затрудняется и концентрация осаждаемого металfia. быстро снижается, В результате этого осаждение в канале прекращается и продолжается лишь у входа в канал, где массообмен с окружающей обрабатьюаемое изделие жидкостью не затруднен.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения длинномерных каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в рабочую жидкость помещают вспомогательный вертикально расположенный капилляр, фиксируют высоту подъема жидкости в нем, а в процессе осаждения в рабочей жидкости возбуждают ультразвуковые колебания, причем режим озвучивания поддерживают таким, чтобы обеспечить приращение высоты подъема жидкости в капилляре под действием ультразвука на величину не менее длины изготавливаемого канала.

Способ осуществляется следующим образом.

Электроэрозией в обрабатываемом изделии изготавливают отверстие. Затем в это отверстие помешают нить с диаметром, равным требуемому диаметру капиллярного канала, выполненную из материала с низкой адгезией к материалу металлического покрытия. Помещают в рабочую жицкость вертикальный капилляр и фиксируют высоту поаьема рабочей жицкости в нем, обусловленную действием капиллярны сил. Затем в рабочей жицкости возбужцают ультразвуковые колебания и, варьируя режим озвучивания, устанавливают его таким, чтобы приращение высоты поцьема жидкости в капилляре было не менее алины изготавливаемого капиллярного канала. Затем изделие вместе с нитью помещают в рабочую жидкость и под действием ультразвука осуществляют химическое осаждение металла на внутреннюю поверхность канала. При этом в процессе осаждения контролируют высоту подьема жидкости в капилляре и регулируют режим озвучивания. После заполнения пространства между нитью и внутренней поверхностью канала нить удаляют и таким образом получают капиллярный канал заданного диаметра. i В ультразвуковом поле при определен- ных режимах озвучивания возникает так называемый ультразвуковой капиллярный эффект. Этот эффект состоит в том, что под действием ультразвука жидкость в капилляре интенсивно прокачивается в направлении от излучателя. При этом, если капилляр расположен вертикально, .наблюдается быстрое увеличение высоты и скорости подьема. Возаействие ультра. звука приводит также к существенному уменьшению толщины пограничного слоя и интенсификации процесса диффузии, играющих важную роль в химическом осажцении. При прокачивании жидкости через изготавливаемый канал рабочая среда непрерывно обновляется. В результате осаждение осуществляется равномерно по всей цлине канала, что обеспечивает воз можность получения протяженных капиллярных каналов. Максимум ультразвукового капиллярн-о го эффекта соответствует максимуму приращения подъема жидкости в капилляре. Поэтому при заданных условиях .озвучивания (температура жидкости, ее свойства, давление, форма излучателя и т.д.) режим озвучивания (частота, интенсивность) целесообразно выбирать и поддерживать соответствующим максимальному подъему жидкости в капилляре. Если обусловленное воздействием . .у льтразвука приращение высоты подъема 90 44 во вспомогательном капилляре не превышает алины изготавливаемого канала, то в некоторых случаях жицкость прокачивается через изготавливаемый канал. Такая ситуация может возникнуть, например, в несмачиваемом рабочем жидкостью канала. В связи с этим режим озвучивания необходимо поддерживать таким, чтобы обеспечить приращение высоты подъема жидкости в пробном капилляре на величину, по крайней мере, не менее длины изготавливаемого канала. Необходимым условием возникновения ультразвукового капиллярного эффекта является наличие развитой кавитации у торца капилляра. Для обеспечения этого режима амплитуда звукового давления Рд должна быть не ниже Рд - амплитуда звукового давления, соответствующая порогу кавитации в рабочей жидкости. При увеличении звукового давления эйхЬект вначале растет, достигает максимума и затем начинает уменьщаться. В зависимости от свойств жидкости, ее температуры, уровня над излучателем, давления и частоты колебаний интенсивность, при которой достигается максимум эффекта, существенно меняется. В связи с этим оптимальный режим должен определяться в каждом конкретном сдучае опытным путем и контролироваться при осуществлении процесса. Вспомогательный капилляр является простым и надежным средством определения оптимального режима. Проверку предлагаемого способа проводят на примере осаждения никеля на внутреннюю поверхность отверстия диаметром 1 мм в медном диске, полученного электрофизическим методом. В отверстии размещают нить из стекловолокна диаметром 0,1 мм, покрытую тонким слоем вакуумной смазки. Эксперименты проводят на частоте 41,5 кГц. В качестве вспомогательного используют стеклянный капилляр с диаметром канала О,4 мм, внещним диаметром 1,2 мм и длиной 0,8 м. Режим варьируется изменением амплитуды колебаний излучателя А. Осуществляют формообразование канала длиной 50 мм. Результаты представлены в таблице, где ( средний диаметр на входе в канал капилляра; dg- то же, на глубине 25 мм, т.е. в середине канала; h - приращение высоты подъема рабочей жидкости в пробном капилляре, обусловленное воздействием ультразвука.

соответствует осажаению без ультразвука, т.е. по известному способу, который принимают за базовый объект. При амплитуце, соответствующей мак.- .симуму 11(75 см), проводят формообразование каналов длиной цо ISO мм, В результате установлено, что предлагаемый способ позволяет получать каналы длиной более чем в 1О раз превосходящей диаметр. При этом поперечные размеры выдерживают с точностью не ниже ip,O2 мм по всей длине канала.

Как видно из таблицы, по известному способу невозможно получить протяжен)ные капилляры заданных размеров, так как уже при протяженности 5О мм и(3 Формула изобретения Способ изготовления капиллярных отверстий по авт. св. № 643266, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения длинномерных каналов, в рабочую жидкость помещают вспомогательный вертикально расположенный капилляр и в процессе осаждения в рабочей жидкости возбуждаю ультразвуковые колебания, при этом ,1 мм диаметр канала варьируется по его длине от 0,1 до 0,89 мм.

При амплитуде колебаний излучателя,

соответствующей приращению ,

подъема в пробном капилляре на величину менее протяженности изготавливаемого канала, диаметр ьафьируется на длине 25 мм более, чем в два раза, т.е. при таком режиме озвучивания точность еще довольно низкая.

Использование изобретения позволит изготавливать протяженные капиллярные Каналы путем химического осаждения металла на внутреннюю поверхность предварительно изготовленного электрофизическим способом Канала, тролируют приращение высоты подьема жидкости во вспомогательном капилляре и обеспечивают величину указанного приращения не менее длины изготовленного канала за счет регулирования режима озвучивания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 643266, кл. В 23 Р 1/00, 1975.