[实用新型]一种基于微流控系统的电化学增材装置

说明书

本实用新型提供一种基于微流控系统的电化学增材装置。包括用于容纳电解液的容器，所述容器的底部设有打印头，所述打印头内设有导流管路、缓冲腔室，所述缓冲腔室与所述导流管路连通，所述导流管路连通至所述容器的腔室，所述缓冲腔室的数量为1个、2个或多个。本实用新型利用微流控系统实现打印过程中电解质的稳定供给，从而提高弯月面的稳定性，保证打印的流畅性，打印出在三维空间内具有复杂形状和良好形貌的微米级金属零件。

技术领域

本实用新型涉及电化学领域，特别是涉及一种基于微流控系统的电化学增材装置。

背景技术

微尺寸金属零件在通信等领域具有不可替代的作用。当前主流的金属增材制造方法都有其局限性，存在的缺陷包括具有残余应力和热变形，成形精度低等。电化学增材制造技术是一种可用于生产微纳米尺寸金属零件的新型增材制造技术，其基本原理是首先对微纳米零件进行分层，再通过电镀的方式(电解液中的金属离子通过还原反应从电解液中析出并沉积在导电基底上)进行分层加工，进而完成微纳米零件的三维成形。由于电化学微增材制造技术是在原子尺度上对材料进行操作，并且全程在室温下进行，不会产生残余应力，因而其具有很高的加工精度，理论上可达纳米级别。

当前常用的电化学增材制造技术包括局部电化学沉积技术和基于弯月面的电化学增材制造技术。局部电化学沉积技术是将基板与工作电极浸于电解液中，控制工作电极与基板之间维持一个固定的极小间距。在工作电极与基底之间施加一恒定电位，基底上便会沉积出金属材料。该技术的局限性在于工作电极与基板之间的距离较难控制，距离过大或过小都会影响打印精度。

现有技术中，基于弯月面的电化学增材制造技术存在如下问题：1、弯月面不稳定，容易断液和漏液，弯月面大小也不容易控制，从而影响了尺寸精度的控制。2、常用的压电式定位平台成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于微流控系统的电化学增材装置，利用微流控系统实现打印过程中电解质的稳定供给，从而提高弯月面的稳定性，提升打印的流畅性，打印出在三维空间内具有复杂形状和良好形貌的微米级金属零件。

本实用新型提供一种基于微流控系统的电化学增材装置，包括用于容纳电解液的容器，所述容器的底部设有打印头，所述打印头内设有导流管路、缓冲腔室，所述缓冲腔室与所述导流管路连通，所述导流管路连通至所述容器的腔室，所述缓冲腔室的数量为1个、2个或多个。

可选地，所述缓冲腔室的数量为2个或多个时，各所述缓冲腔室的底面互相平行，所述缓冲腔室沿所述导流管路纵向排布。

可选地，所述缓冲腔室的底面垂直于所述导流管路的竖向中心线。

可选地，所述缓冲腔室的数量为个或多个时，相邻所述缓冲腔室的间距为0.3-0.7mm，优选为0.4-0.6mm。

可选地，还包括金属棒，所述金属棒插入所述容器的电解液中。

可选地，还包括电源、金属基底，所述电源通过导线分别与所述金属棒、金属基底电连接，所述导流管路的底部出口流出的电解液接触所述金属基底，导通电路。

可选地，所述缓冲腔室呈圆形或方形。

可选地，还包括定位台，所述定位台的支架控制所述打印头在三维方向上运动，使得所述打印头底部流出的电解液呈现弯月面。

一种基于微流控系统的电化学增材方法，采用上述装置，包括：将电源分别连接至金属棒、金属基底，所述容器内的电解液从所述导流管路的底部流出并与所述金属基底接触，导通电路，实现金属在金属基底上沉积。