电铸技术现状及发展

本文介绍了电铸技术的现状、发展及应用状况.并以铝合金及塑料芯模电铸铜、镍为例,列举了芯模选择、导电层形成及电铸等主要工序.     

电铸成型的Ir/Re火箭发动机燃烧室

电铸 Ir、Re、Nb 和其它稀有金属是制造火箭发动机燃烧室以及单轴几何形体最为经济的方法。本文简要地介绍了新的和最近流行的商用制造设备以及加工材料的特性。重点介绍了 Ir 和 Re 晶格界面结构与退火时间的关系。此外还讨论了不同高温处理的 Re 晶粒结构的变化情况。本文给出了在各种退火温度和时间下,不同晶粒结构时的材料的机械性能。还给出了材料的高温抗拉强度,并与其它制造方法和以前文献中的数据进行了比较。最后展示了电铸的Ir/Re 火箭发动机燃烧室试件以及热试数据。     

基于电化学刻蚀与微电铸工艺的微流控芯片模具制作

为解决微流控芯片模具在微电铸工艺中铸层与基底结合力差的问题,在光刻工艺的基础上,采用掩膜电化学刻蚀和微电铸相结合的方法,制作出了结合力较好的镍基双十字微流控芯片模具。针对掩膜电化学刻蚀的工艺参数进行了试验研究,选定了制作微流控芯片模具的最佳工艺参数,解决了酸洗引起胶膜脱落失效、刻蚀引起侧蚀等问题。使用剪切强度表征界面结合强度,运用剪切法测量了微电铸层与基底的剪切强度,定量分析了酸洗工艺和刻蚀工艺的参数对界面结合强度的影响。试验结果表明,酸洗20s后电铸层与基底的剪切强度相对于直接电铸提高了98.5%,刻蚀5min后剪切强度提高了203.6%。刻蚀5min后的剪切强度相对于酸洗20s后电铸的剪切强度提高了53.0%。本文提出的方法能够有效提高铸层与基底的界面结合强度,延长微流控芯片模具的使用寿命。     

选择性电铸的分层切片算法研究

选择性电铸是近几年来出现的一种快速成型工艺。在介绍选择性电铸工艺原理与成型设备基础上，本文分析了选择性电铸的分层切片处理特点，提出了一种适于选择性电铸工艺特点的数据处理方法并详细论述了其实现过程。这种算法综合了简单扫描与螺旋线扫描两种扫描线填充算法的优点，采用所提出的扫描线共区判据，将加工层面的所有扫描线划分为若干个相互独立的加工扫描区，相邻扫描线间的进给线为层面边界，不同扫描区之间通过电铸喷嘴的快速移动线相连，有效地满足了选择性电铸的工艺要求。     

辅助摩擦电铸Ni-Mn合金的力学性能

利用一种新的电铸技术--游离粒子辅助摩擦电铸技术进行Ni-Mn合金的电铸试验.研究了工艺参数对Ni-Mn合金电铸层显微硬度和拉伸性能的影响规律.试验结果表明,游离粒子的辅助摩擦作用和电铸层中的锰元素共同影响着电铸层的力学性能.随着阴极旋转速率的提高,电铸层中锰含量不断增加,且游离粒子对电铸层的摩擦、挤压作用随之加强,电...     

高频脉冲电铸的试验研究

根据理论分析,通过改变高频脉冲电源不同的电参数,来研究电参数对铸层结构和微观形貌的影响。     

电铸-电解组合法加工双向喇叭孔阵列

为解决双向喇叭形金属微小孔阵列的高效低成本制造难题,提出了一种基于镂空型惰性金属模板的、由电铸加工与掩模电解加工步骤串接而成的组合式加工方法。基于建立的数学模型,在证实该组合加工可行性的基础上,进一步仿真分析与试验研究了惰性金属模板结构参数对被加工孔阵列几何结构形状的影响规律,并进行了参数优选,数值分析与试验结果基本一致。研究结果表明:被加工孔阵列的几何特征参数严重受惰性金属模板结构参数的影响;采用大厚度、大于90°开口角的惰性金属模板有利于获得最小孔径更小且出入口廓形对称性更好的双向喇叭形孔;模板筋宽越小,越易于实现大孔深、高对称性的双向喇叭孔;模板孔径越大,喇叭孔金属层的极限厚度越大,但出入口廓形的对称性越差。此外,在小筋宽、90°开口角的惰性金属模板上更易电解加工生成""形喇叭孔。基于优化的惰性金属模板,能电铸-电解组合加工出出入口廓形对称性好的、最小孔径比被复制模板孔小的、网片厚度大且表面光滑的双向喇叭形金属微小孔阵列,其进出口的对称度、孔径偏差与出口相对于最小孔径的扩口率等分别为88.8%、9.7%和110.1%。     

小模数齿轮模具型腔的电铸成形技术

传统的齿轮模具型腔电铸方法存在着许多问题,如:铸层质量差、沉积速度低、铸层厚度分布非常不均匀,严重时某些局部无金属沉积,不适用于小模数齿轮模具型腔的制造。分析认为,这些弊端主要是阴极上电流密度分布不均匀所致。本文在进行试验研究后,提出了一种新的齿轮模腔电铸成形方法。这种方法采取特殊的电极配置方式,用一绝缘材料齿轮对平板阴极进行选择性屏蔽,从而获得所需形状的铸层。这一方式保证了阴极上电流密度均匀分布,铸层无任何尖角缺陷、均匀致密。采取的强烈冲刷、脉冲供电等措施更进一步提高了沉积速度和铸层质量。这种方法既可用于直接电铸镍模具型腔,也可用于电铸电火花加工模腔用铜电极。已经采用了这种方法制造了模数在0.25～0.40mm之间的齿轮模具型腔近百个,均获得满意结果。     

射流电铸技术的试验研究

电铸作为一种精密制造技术，在许多高技术领域得到成功的应用，然而，电铸存在的缺陷严重制约了其应用和发展，本文对射流电铸铜的基本工艺特性进行了试验研究，通过试验分析了射流电铸电压，电铸液射流流量以及喷嘴口径与阴极电流密度和速度之间的关系，并且对射流铸试验样件的表面质量和铸层微观形貌进行了分析，试验结果表明，射流电铸可以有效地降低浓差极化，提高极极电流密度，同时可以得到结晶细微，结构致密的铸层结构。     

射流电铸快速成型基础试验研究

介绍了射流电铸快速成型技术的基本原理与设备系统组成，并进行了基础试验研究。研究结果表明，采用扫描喷射电铸可大大提高电铸的电流密度，实验中可用电流密度高达380A／dm^2，远高于传统电铸电流密度；电铸电流密度和喷嘴扫描速度对铸层表面生长形貌有较大的影响，电流密度低、喷嘴扫描速度快易于获得颗粒细小、表面平整的铸层组织；当喷嘴口径小、喷射距离近时，铸斑尺寸小，定域性好，快速成型零件的尺寸精度高；用自行研制的射流电铸快速成型设备成型了一组具有一定形状的金属铜零件。