本發(fā)明涉及一種圓柱模具的制造方法，尤其是一種用于連續(xù)圖形加工圓柱模具的制造方法，屬于微納制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，伴隨著大面積功能性表面微納米結(jié)構(gòu)能對產(chǎn)品性能和品質(zhì)的提高，微納米加工技術(shù)逐漸得到了廣泛地認(rèn)同。傳統(tǒng)的微納米加工工藝多為平面加工，圖形轉(zhuǎn)移所需模具為平板模具，工藝成熟，在生產(chǎn)中已廣泛使用。但對于大面積或批量連續(xù)生產(chǎn)中，平板模具極低的生產(chǎn)率、步進式圖形轉(zhuǎn)移在相鄰圖形之間形成的縫隙問題都限制了其廣泛應(yīng)用。

圓柱模具進行滾動連續(xù)轉(zhuǎn)移圖形技術(shù)在繼承了平面圖形轉(zhuǎn)移分辨率高等優(yōu)點的同時，還具有連續(xù)復(fù)制的特點，使得生產(chǎn)成本低、生成率更高，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。常用的平板模具加工工藝包括傳統(tǒng)光刻、電子束光刻、激光干涉光刻以及激光燒蝕加工等，其具有圖形轉(zhuǎn)移精度高、工藝成熟、能夠制造納米級和微米級的平面圖形陣列的特點，但由于在制造圓柱模具時圓柱面上光刻膠的鋪涂和曝光工藝難以實施、激光燒蝕工藝制造大面積模具生產(chǎn)率較低等諸多問題，采用傳統(tǒng)生產(chǎn)平板模具的工藝難以實現(xiàn)圓柱模具的制造。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種工藝易實現(xiàn)、成本低的圓柱模具制造方法，以實現(xiàn)大面積和連續(xù)圖形轉(zhuǎn)移的生產(chǎn)加工。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

（1）取一平整的基板，在該基板上加工微結(jié)構(gòu)，制成平面模板；

（2）采用常溫注塑工藝在平面模板上澆注抗粘附性良好的材料，翻制出柔性母版；

（3）將柔性母版彎曲固定于一圓筒內(nèi)表面上，形成具有一定弧度的圓柱形柔性母版，對圓柱形柔性母版表面進行導(dǎo)電處理；

（4）以導(dǎo)電的圓柱形柔性母版為陰極，在電沉積槽中電鑄，一定時間后，剝離圓柱形柔性母版表面電鑄沉積的圓弧狀金屬層；

（5）將若干個電鑄沉積的圓弧狀金屬層拼接起來，形成圓環(huán)形金屬層，采用金屬板聯(lián)接工藝連接相鄰金屬層之間的接縫，形成一個無縫、完整的圓環(huán)形金屬層；

（6）將圓環(huán)形金屬層裝配在一金屬圓柱上，保持圓環(huán)金屬和中心處的金屬圓柱之間間隙均勻，將液態(tài)高分子材料澆注填充在圓環(huán)形金屬層和金屬圓柱之間的間隙中，凝固后修整、制成圓柱模具。

本發(fā)明提出的一種圓柱模具制造方法，工藝簡單、易實現(xiàn)，加工成本低、圖形的復(fù)制精度高，可實現(xiàn)圖形的連續(xù)轉(zhuǎn)移和制造。

附圖說明

圖1為平面模板示意圖。

圖2為在平面模板上翻制柔性母版示意圖。

圖3為柔性母版結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為柔性母版固定于圓筒內(nèi)表面示意圖。

圖5為柔性母版模具進行導(dǎo)電處理示意圖。

圖6為電鑄沉積示意圖。

圖7為電鑄沉積所得的單個圓弧狀金屬層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圓弧狀金屬層組裝示意圖。

圖9為圓柱模具的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為圓柱模具的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號分別表示：

1是平面模板；2是抗粘附性良好的材料；3是柔性母版；4是圓筒；5是圓柱形柔性母版；6是電沉積槽；7是圓弧狀金屬層；8是圓弧狀金屬層間的接縫；9是圓環(huán)形金屬層；10是金屬圓柱；11是高分子材料。

具體實施方式

（1）取一平整的基板，在該基板上加工出微結(jié)構(gòu)，制成平面模板1，如圖1所示；

作為優(yōu)選，所述的基板具有一定的強硬度和良好的加工性能，材料如為鎳板、銅板或鋁板。

作為優(yōu)選，所述的平面模板1的形狀可為矩形。

（2）采用常溫注塑工藝在平面模板1上澆注抗粘附性良好的材料2，翻制出柔性母版3；具體的，如圖2所示，將抗粘附性良好的材料2采用常溫澆注的方法在真空條件下澆注在平面模板1上，固化后從平面模板1上剝離抗粘附性良好的材料2、翻制出柔性母版3。

作為優(yōu)選，抗粘附性良好的材料2采用PDMS或聚四氟乙烯。

（3）將柔性母版3彎曲固定于一圓筒4內(nèi)表面上，形成具有一定弧度的圓柱形柔性母版5，如圖4所示，對圓柱形柔性母版5表面進行導(dǎo)電處理，如圖5所示。

作為優(yōu)選，圓筒4起固定支撐作用，可為具有一定強硬度的材料，如ABS工程塑料、鋼、鋁或銅。

作為優(yōu)選，圓柱形柔性母版5具有一定弧度，圓心角為360?/N，本發(fā)明優(yōu)選N為3。

作為優(yōu)選，圓柱形柔性母版5表面導(dǎo)電處理可采用制備導(dǎo)電薄膜工藝實現(xiàn)，如化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射鍍膜、或噴涂銅油、石墨工藝。

（4）以導(dǎo)電處理后的圓柱形柔性母版5為陰極，在電沉積槽6中電鑄，一定時間后，剝離圓柱形柔性母版5表面電鑄沉積的圓弧狀金屬層7，如圖6和圖7所示。

作為優(yōu)選，在圓柱形柔性母版5上電鑄沉積的圓弧狀金屬層7在后繼加工完成后形成圓柱模具表面，其材料為具有一定強硬度、電沉積性能好的金屬材料，如鎳或鋁。

作為優(yōu)選，電鑄沉積的圓弧狀金屬層7具有一定弧度，圓心角為360?/N，本發(fā)明優(yōu)選圓心角為120°。

作為優(yōu)選，圓弧狀金屬層7的厚度應(yīng)使其具有一定的強度和硬度，本發(fā)明優(yōu)選4～5mm。

（5）將若干個電鑄沉積的圓弧狀金屬層7拼接成圓環(huán)形金屬層，如圖8所示；采用金屬板聯(lián)接工藝連接相鄰金屬層之間的接縫8，形成一個無縫、完整的圓環(huán)形金屬層9，如圖9所示。

作為優(yōu)選，電鑄沉積的圓弧狀金屬層7的個數(shù)由其圓心角決定，為N個，本發(fā)明優(yōu)選為3個，可以組成一個圓環(huán)形金屬層。

作為優(yōu)選，相鄰圓弧狀金屬層7之間的接縫8的聯(lián)接工藝可采用金屬板聯(lián)接工藝進行處理，如電阻焊、激光焊、氣焊或釬焊。

（6）將圓環(huán)形金屬層9裝配在一金屬圓柱10上，保持圓環(huán)金屬和中心處的金屬圓柱10之間間隙均勻，如圖10所示，將液態(tài)高分子材料11澆注填充在圓環(huán)形金屬層9和金屬圓柱10之間的間隙中，凝固后修整、制成圓柱模具。

作為優(yōu)選，所述的高分子材料11為具有一定彈性和粘性的高分子材料，如丙烯酸酯橡膠和環(huán)氧樹脂膠。

作為優(yōu)選，所述的金屬圓柱10為具有一定強度和耐腐蝕性的材料，如不銹鋼。