Секционный электрод-инструмент

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) 8 134094 11 4 В 23 Н 3/ юс АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О скии инст(54) СЕКЦИОННЫЙ ЭЛ (57) Изобретение о физическим и элект дам обработки и, в ется конструкции с СТРУМЕ КТРОД- носитс к электроким метои, касао электромиче частнос кционно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТ(46) 30,09.87. Бюл, В 36 (71) Тульский политехнич да-инструмента для электрохимическообработки крупногабаритных деталей,Цель изобретения - повышение точности и качества электрохимической обработки за счет уменьшения растравливания неработающих секций. Электрод-инструмент представляет собойметаллические секции, разделенныеслоем диэлектрика. На их рабочие поверхности нанесено покрытие в видеслоев полупроводникового материала,причем непосредственно на электродинструмент нанесен полупроводникп-типа, который представляет собой,например, алмазоподобный графит,1 з.п. ф-лы, 21 134094Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и, в частности, касается конструкции селекционного5электрода-инструмента для электрохимических обработок крупногабаритных деталей.Целью изобретения является повышение точности и качества обработкиза счет уменьшения растравливаниянеработающих секций электрода-инструмента.На фиг1 изображен электрод-инструмент с одним полупроводниковымслоем; на фиг,2 - то же, с несколькими слоями.Электрод состоит из металлическихсекций 1 и 2, разделенных диэлектрическим изолятором 3, на их поверхности нанесены слои полупроводникаи-типа и р-типа, На поверхность электрода нанесен слой 4 полупроводника п-типа, а на него - слой 5 р-типа,В наиболее простом случае на поверхность токопадводящих секций 1и 2 нанесен один слой 4, выполненныйиз алмазоподобного графита, являющийся полупроводником п-типа,Удельное сопротивление углеродныхпокрытий имеет нелинейную зависимость от напряженности электрического поля и составляет величину порядка 3 10 - 3 10 Ом см.Нанесенная на поверхность ЭИ уг 35леродная алмазоподабная пленка малойтолщины при прямом подключении электродов электрохимической ячейкиэлектрод-инструмент - катод в . обрабатываемая деталь - анод) к источни 40ку технологического напряжения создает условия для свободного прохождениязарядов и обеспечивает протеканиеэлектрохимических реакций, Падениенапряжения на пленке толщиной 1 мкмпри проходящем токе плотностью100 А/см в прямом направлении со-,ставляет величину менее 1 В,При осуществлении электрохимической обработки на поверхности полуБОпроводника наводится анодный потенциал. Если напряженность электрического поля не превышает значения, прикотором происходит растворение алмазоподобного графита то слой 4 пре 955пятствует прохождению ионов металлак поверхности электролита, защищаянеработающую секцию 2 от растворения, В случае, когда напряженность электрического поля велика, напримерпри обработке труднарастваримых материалов, возможно растворение алмазаподобного графита и последующее травление материала такопадводящей секции 2,Для повышения потенциала анадного растворения полупроводниковогопокрытия наносят второй слой 5 полупроводникового вещества р-типа, Приэтом слой 5 р-типа неработающей секции 2 отказывается как бы подключенным к отрицательному полюсу источника питания через слой электролита,прилегающего к работающей секции,Однако отрицательное напряжение прикладывается только к участкам, прилегающим к работающей секции 1 электрода. Оставшиеся участки соединены через слой электролита и анод с положительным полюсом источника технологического напряжения. В этом случае основные линии электрическогополя не могут проникнуть в нижерасположенный слой полупроводника п-типа и тем более в материал секцииэлектрода, так как между слоями р-типа 5 и п-типа 4 возникает потенциальный барьер из-за обратного включенияр- и-переходов на поверхности неработающей секции 2, Таким образомлинии электрического тока оказываются локализованными в тонком поверхностном слое 5 полупроводника р-типа.Из-за малой толщины слоя порядка1 мкм) сопротивление слоя в направлении параллельном рабочей поверхности секции оказывается на несколькобпорядков большей (примерна 10 Ом),чем в направлении нормали к поверхности, если не учитывать потенциальный барьер р-и-перехода. Эта означает, что если потенциал растворения слоя полупроводника р-типа меньше разности потенциалов между работающей и неработающей 2 секциями,бток растравливания в 10 раз меньше, чем в случае, когда секции полностью выполнены из полупроводникового материала,., Создание на металлической поверхности секций электрода-инструмента.четырехслойной полупроводниковойструктуры в еще большей степени способствует защите поверхности неработающей секции 2, Это объясняетсятем, что четырехслойная структуратипа р- п- р- и представляет собойструктуру динистора и при прямом включении значительно увеличивается количество носителей заряда, т.е, при подаче отрицательного напряжения на и-слой и положительного на р-слойи при достижении вполне определенной напряженности поля прямого направления в результате увеличения числа носителей происходит рассасывание первоначально образовавшихся потенциальных барьеров внутренних обратно включенных р-и-переходов и уменьшение падения напряжения на струк- " туре. При этом через структуру может протекать значительный ток. Плотность тока при применении кремниевых или германиевых слоев составляет не менее 100 А/см , т.е, является вполне допустимой при электрохимической обработке.Коммутация секций электрода-инструмента, участвующих в данный момент в работе, осуществляется кратковременной (не менее 2 мкс) подачей повышенного технологического напряжения. Амплитуда напряжения зависит от конкретных параметров полупроводниковых слоев и может изменяться в пределах 40-100 В, После подачи инициирующего импульса амплитуду напряжения уменьшают до уровня, необходимого для конкретных технологических условий обработки. Уменьшение растравливания неработающих секций достигается за счет того, что на неработающие электроды подается напряжение, не превышающее порога открытия динисторной структуры. Приэтом неработающие секции оказываютсяпод отрицательным потенциалом, чтоспособствует уменьшению разности потенциалов между работающей и нерабо-,тающей секциями, Наиболее благоприятным является равенство напряженийна работающих и неработающих секциях, В этом случае растравливание полностью йсключается, Менее благоприятной является ситуация, когда напряжение на неработающих .секциях большеили меньше технологического напряжения, так как в этих случаях создаются предпосылки для травления поверхности соответственно работающейили неработающей секций. 15 Формула изобретения 20 1, Секционный электрод-инструмент для электрохимической обработки, на рабочей поверхности которого нанесено покрытие, обеспечивающее одностороннюю проводимость, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества электрохимической обработки за счет уменьшения растравливания неработающих секций электрода- инструмента, покрытие выполнено по крайней мере из одного слоя полупроводникового материала, причем непосредственно на электрод-инструмент нанесен полупроводник п-типа.е 25 30 352. Электрод-инструмент по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтов качестве полупроводника и-типа берут алмазоподобный графит.1340947 Составитель Р,НикматулинРедактор Н,Швыдкая Техред А.Кравчук Корректор М. Пожо Заказ 4386/18 Тираж 974 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ф, Раушская наб д,4/5