疏水植物表面微纳复合结构电铸模芯的制备

以竹叶下表面为疏水生物母板,针对疏水表面电铸成型的特殊性,分别采取湿润剂浸润处理和阴极水平旋转运动两个技术手段改善微纳复合结构的电铸成型质量。结果表明:浸润处理可有效提高沉积离子在微纳米凹槽内部的沉积,阴极水平旋转对提高电铸镍模芯宏观质量和微观结构复制质量均有一定效果。采用浸润处理与阴极旋转相结合的电铸复制工艺,可明显提高竹叶下表面微纳复合结构的复制质量,成功实现具有疏水植物表面微纳复合结构的模塑成型镍模芯的高质量制备。     

超细晶镍钴合金的电铸工艺

为了进一步提高金属的硬度和强度,采用电铸工艺通过添加剂TN2提高阴极过电位,抑制晶粒生长,制备了超细晶镍钴合金层,研究了电流密度和添加剂TN2对铸层晶粒大小的影响.结果表明:提高电流密度可以细化晶粒,当电流密度从5 A/dm~2 增加到15 A/dm~2 时,晶粒大小从5μm 细化到500 nm;添加0.15 g/L TN2 时,铸层表面半光亮,晶粒进一步细化(小于500 nm),硬度高达60 HRC.     

喷射电铸工艺参数对铜铸层形貌的影响

介绍了喷射电铸的相关原理,运用扫描电镜分析了相关工艺参数(电流密度、电解液喷射速度、扫描速度、扫描层数)对铜沉积层微观结构的影响,采用工艺参数:电流密度300A/dm2,电解液喷射速度4m/s,喷嘴扫描速度10mm/s制备了纳米铜块体。结果表明喷射电铸可大大提高电铸的电流密度,远高于传统电铸电流密度;电流密度、喷射速度、扫描速度以及扫描层数都对沉积层的表面生长形态有较大的影响,使用低电流密度、高喷射速度和快的扫描速度和少的扫描层数有利于获得平整、致密的沉积层。     

氮化铝纳米锥有序阵列的低温制备及场发射特性研究

由于氯化铝纳米锥拥有低电子亲和势和高长径比,因而可以在低电场下实现场发射.制备成纳米锥阵列后可能在低电场下使电子逸出表面而实现场电子发射,我们通过热蒸发三氯化铝粉末的方法,在600℃下在硅片和ITO玻璃上沉积生长出大面积纳米锥阵列.纳米锥的平均长度为500 nm.顶端直径为10 nm,我们获得的氮化铝纳米锥为六方晶体结构,生长方向为[001].场发射测试的结果表明,AlN纳米锥的开启电场(电流密度为10μA/cm21约为5 V/μ m.阈值电场(电流密度为lmA/cm21,约为9 V/μ m,最高电流密度可达3 mA/cm2,这表明其在未来的冷阴极材料中有着很大的应用前景.     

喷射电沉积Cu-Al2O3复合电铸层性能研究

利用喷射电沉积工艺制备了Cu-A l2O3纳米复合铸层,分析了纳米A l2O3颗粒添加量,阴极电流密度以及电铸液喷射速度对复合电铸层中纳米颗粒复合量的影响,采用扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)对复合电铸层的微观形貌和铸层成分进行了分析,研究了复合电铸层中纳米颗粒复合量对其显微硬度的影响。结果表明,铜沉积层具有纳米晶微观结构,平均晶粒尺寸约为50 nm;纳米A l2O3颗粒在沉积层中的复合量可达14.43(at%);纳米复合铸层的显微硬度有明显提高,约为普通粗铜的10.5倍.     

用脉冲喷射电沉积法制备纳米晶镍镀层

采用脉冲喷射电沉积方法制备了纳米晶镍镀层,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了镀层的生长形貌和微观结构,并考察了脉冲电流密度对镀层微观结构如晶粒尺寸、织构等的影响.结果表明:镀层内表面(基体一侧)具有比外表面(镀液一侧)更为精细的晶粒结构,说明随着厚度的增加,镀层中的晶粒逐渐粗化.随着电流密度从45 A/dm2增加到180 A/dm2,镀层中晶粒生长的择优取向由(111)织构逐渐转变为强(220)织构.当电流密度从45 A/dm2增加到120 A/dm2时,镀层平均晶粒尺寸逐渐减小;而进一步增加电流密度到180 A/dm2,镀层晶粒尺寸又会有轻微的增大.     

微图形定向碳纳米管场发射阵列冷阴极的研究

本文介绍了一种微图形化碳纳米管场发射阵列冷阴极,每个图形的直径仅为1μm,构成一个发射单元。制作工艺如下：首先在硅（100）基片上沉积氮化钛缓冲层,然后采用曝光工艺获得直径为1μm的胶孔阵列,沉积催化剂铁,最后采用直流等离子体增强化学气相沉积（DC-PECVD）生长直立的碳纳米管。并对17500个发射单元的阵列阴极进行了表面形貌表征及场发射特性测试。结果表明,碳纳米管阵列阴极的一致性较好;最低开启电场为1 V/μm;电场为17 V/μm时,测得的电流密度已达到90 mA/cm^2;发射电流为550μA时,在2.5 h内的波动小于5.6%。     

不锈钢表面阴极等离子体液相沉积氧化铝层

使用阴极等离子体液相沉积技术在不锈钢表面生成了厚度达40μm的氧化铝膜层,研究了电流密度对膜层的组成和结构影响,以及膜层的生长规律和形成过程.膜层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,随着电流密度的增大,α-Al2O3的含量逐渐增大,电流密度为8 A/dm2时达到86%.膜层的表面粗糙、多孔,随着电流密度的增大,表面颗粒状明显增多,微孔数减少;基体中的Fe没有进入膜层,从膜层内向外Al和O的含量逐渐下降.     

磁场作用下微电铸工艺参数对铸层表面形貌的影响

为了探讨磁场作用下电铸工艺参数对单面覆铜板表面铸层显微形貌的影响,以铸层的显微硬度为指标,采用正交试验优选了微电铸工艺参数,探讨了磁场强度、电流密度以及超声功率对铸层表面形貌的影响规律,确定了磁场作用下制备高硬度且铸层平整、致密的最优工艺参数。结果表明：施加磁场后,金属离子受到磁流体力学效应对电铸过程产生影响;随着磁场强度的增大,铸层晶粒逐渐得到细化,形状更加规则;随着电流密度、超声功率的增大,铸层晶粒均呈现出先细化后粗化的规律。磁场强度0．6T、电流密度2A／dm2、超声功率240W、占空比20％下所得铸层晶粒粒径均匀,表面平整致密,显微硬度较高,具有良好的综合性能。     

添加剂和电流密度对镍钴合金电铸层组织结构的影响

研究了添加剂、电流密度对镍钴合金电铸层应力和钴含量的影响。采用SEM、能谱仪和X射线衍射分析了添加剂和电流密度对铸层形貌及微观结构的影响。结果表明:添加剂TN2能够使铸层产生压应力;TN3能够使铸层产生张应力,TN3与TN2配合使用,能够使铸层应力达到平衡值零。电流密度增加时,当电流密度小于6A/dm2时,铸层应力随之增加;当电流密度大于6A/dm2时,铸层应力随之减小。添加剂对铸层钴含量影响不明显而电流密度对铸层钴含量的影响较明显;TN2,TN3的加入能够使铸层更平滑、晶粒细致紧密。添加剂TN2对衍射峰(200)影响较大,对晶面具有一定的选择性;添加剂TN3对晶面具有较强的选择性,易在(200)面吸附,抑制其生长,此时晶体的生长方向主要为[100]。随着电流密度的增大,衍射峰出现宽化的趋势。     

低变形镍模具微电铸加工的工艺优化(英文)

微电铸工艺提供了一种有效的技术手段来制造金属模具,这种金属模具可被用于微图形的复制.模具的微电铸加工存在一个瓶颈问题:模具表面的不平整.金属模具的弯曲是造成模具表面不平整的主要原因之一.金属模具的弯曲变形会对微结构的复制精度产生影响.为了获得低变形镍模具,对微电铸工艺参数进行了优化.优化后的微电铸液中含有的镍离子质量浓度为80～90 g/L,硼酸的质量浓度为40～45 g/L,并且加入了0.3%L-1的润湿剂,其pH值控制在3.7～4.2之间.微电铸液的温度保持在50～55℃.在微电铸过程中,采用了电流密度为2～3A/dm2的脉冲电流,占空比为0.2.结果表明:采用优化后的工艺参数,可以获得低变形的镍模具,其变形量下降了19%.利用优化后的微电铸工艺,加工了一种可以用于热压工艺的镍模具,模具上的图形线宽为5μm,深度为5μm.     

Production of high-precision micro metallic components by electroforming process

In this study, nickel (Ni) micro components with high precision were produced by electroforming using a soft mold produced by soft lithography and photolithography techniques. The effects of current densities on the microstructures and mechanical properties of the fabricated micro components were studied. It is found that a high-precision soft mold was successfully fabricated and micro Ni gears with sharp walls and fine features were produced. A feature size as small as approximately 70?µm, a height of 380?µm, and a pitch diameter of 3?mm were achieved for the gear. The densities of the gears electroformed are found to be within the range of 5.24–2.95?g/cm³ when current densities utilized vary between 50 and 10?mA/cm². A lower current density leads to a finer microstructure and a larger value of microhardness. Meanwhile, by changing the current density from 50 to 10?mA/cm², the grain size decreases from around 50 to 30?nm while the microhardness increases from 220 to 410. In addition, the preferred orientation of the Ni matrix changes from (111) to (200) or (220) with the decreasing current density.     

超声作用下的电铸铜微观结构与机械性能

为了改善电铸微细部件的机械性能,通过改变电铸工艺参数以及在电铸铜过程中引入超声场,得到具有不同微观结构特征的电铸铜材料.采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察电铸铜层微观形貌,用X射线衍射分析铸层晶面择优取向,并用维氏硬度计和拉伸试验机分别测试电铸铜层机械性能.实验结果表明,超声作用下电铸和普通电铸得到的铜层表面均为(220)晶面择优取向,并且超声电铸铜层的择优取向程度更强.超声电铸铜层晶粒为细小柱状晶结构,与普通电铸铜相比,其抗拉强度和显微硬度均提高约30%.在电铸溶液中氯离子(Cl-)质量浓度为60mg/L时,铸铜层晶粒比其他Cl-质量浓度时晶粒更细小,抗拉强度和塑性也更高.在电铸过程中引入超声场能改善电铸铜层的微观结构,并提高电铸铜的机械性能.     

Electroforming of TiB2-Reinforced Copper Matrix Electrode for EDM

TiB₂ particle-reinforced copper matrix composite is electroformed in copper sulfate on stainless steel plate. The impact of the particle content in electroforming solution on the surface morphology, hardness, and electrical conductivity of the electroformed composite are studied, and the influence of electroforming current density on the effective content of particles in the composite is also analyzed. The results show that when the content of particles in electroforming solution is 25 g/L, the current density is 4 A/dm², particles in the electroformed composite are well-distributed, and the average grain diameter can be reduced to 20 µm. The microhardness of Cu/TiB₂ composite reinforced by particles with diameter of 3 µm is 25% higher than that of electroformed copper, and its conductivity remains 86% of the copper.     

基于转写技术的微针阵列制备与强度特性测试

为达到低成本、批量化制备微针阵列的目的,提出了一种分别制备微针针尖模具和微针立柱模具的微针模具制备方法.制备微针针尖硅模具是采用湿法刻蚀方法,SU-8微针的立柱部分则采用套刻工艺制备.以此模具为母版,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)二次转写技术获得PDMS二次母版.以PDMS母版为模具,分别用浇铸法制备了3种不同聚合物材料(左旋聚乳酸(PLLA),聚苯乙烯(PS),透明质酸(HA))的微针阵列;还以PDMS母版为模具,用电铸法制备了金属Ni微针阵列.该微针阵列的密度约为300根针/cm2.对制备的4种微针进行力学特性测试,实验结果表明,加工出的微针有足够的力学强度,可用于无痛注射.     

镍锰合金电铸中阳极现象的研究

为了更好地控制镍锰合金的电铸过程、获得质量较好的电铸层,利用冲液式电铸沉积单元进行了镍和镍锰合金的脉冲电铸对比试验.试验发现,镍锰合金电铸时阳极上会产生疏松的黑色附着层.对提取的黑色粉末用扫描电镜进行能谱分析可知,该黑色附着层中含有较多的Mn和O,较少的Ni和很少的S.经化学分析和电化学理论分析可知,黑色附着层的成分为阳极上Mn2 发生氧化反应所形成的MnO2和阳极钝化所形成的少量Ni2O3.采取正确的过滤和沉淀措施后阳极黑色附着层对镍锰合金电铸过程不会产生明显的影响.     

Computer Cathodic Orientation Device: Functional Properties of Electroformed Nickel Shells

A new developed device, computer cathodic orientation system, was tested to analyze functional properties of electroformed shells of nickel. Several applications, such as rapid tooling, may require thickness uniformity, where the tool or mold is made by electroforming, starting from the 3D model. This system enables the programed movement of the cathode (the model) in front of the anode with the main objective of achieving thickness uniformity. Different strategies were carried out, and parameters such as thicknesses and flexural modulus were measured for each sample. Results showed the apparent influence of this apparatus on the thickness distribution and the flexural modulus. Either the rate of mean thickness or central thickness was improved when the strategy of modifying relative position took place. Also, the flexural modulus was influenced by the approach carried out in the sequence of movement.     

光亮剂对镍钴合金电铸层的影响

普通镍钴合金电铸层硬度低、应力大、表面粗糙,严重影响了其成品率及质量.研究了添加光亮剂(糖精和1,4-丁炔二醇)对镍钴合金电铸层微观结构、应力以及硬度的影响.结果表明:随着糖精含量的增加,铸层的拉应力逐渐减小,最终转变为压应力,硬度随之增大;随着1,4-丁炔二醇含量的增加,铸层的拉应力越来越大,硬度也随之增大;添加剂使铸层晶粒更加细致、表面更加平滑.基础电铸液中加入0.06～0.08g/L糖精,0.10-0.20 g/L 1,4-丁炔二醇,在pH值4～5,温度50～60℃,电镀90 min下可以获得低应力、高硬度、全光亮及结晶细致的镍钴合金电铸层(含10%～15%钴).