Fabrication of Fuze Micro-electro-mechanical System Safety Device

Fuze micro-electro-mechanical system(MEMS) has become a popular subject in recent years.Studies have been done for the application of MEMS-based fuze safety and arm devices.The existing researches mainly focused on reducing the cost and volume of the fuze safety device.The reduction in volume allows more payload and,thus,makes small-caliber rounds more effective and the weapon system more affordable.At present,MEMS-based fuze safety devices are fabricated mainly by using deep reactive ion ething or LIGA technology,and the fabrication process research on the fuze MEMS safety device is in the exploring stage.In this paper,a new micro fabrication method of metal-based fuze MEMS safety device is presented based on ultra violet(UV)-LIGA technology.The method consists of SU-8 thick photoresist lithography process,micro electroforming process,no back plate growing process,and SU-8 photoresist sacrificial layer process.Three kinds of double-layer moveable metal devices have been fabricated on metal substrates directly with the method.Because UV-LIGA technology and no back plate growing technology are introduced,the production cycle is shortened and the cost is reduced.The smallest dimension of the devices is 40 μm,which meets the requirement of size.To evaluate the adhesion property between electroforming deposit layer and substrate qualitatively,the impact experiments have been done on the device samples.The experimental result shows that the samples are still in good condition and workable after undergoing impact pulses with 20 kg peak and 150 μs duration and completely met the requirement of strength.The presented fabrication method provides a new option for the development of MEMS fuze and is helpful for the fabrication of similar kinds of micro devices.     

选区电化学沉积快速成型轨迹规划

数控选区电化学沉积快速成型是将快速成型技术与电化学沉积技术相结合的一种新型快速成型方法。为保证数控选区电化学沉积快速成型的零件精度,提出了一种基于电化学沉积技术的快速成型工艺的路径生成算法。结合该成型工艺的特点,分析了快速成型领域常用的几种扫描方式,轨迹规划方案分为STL切片处理、轮廓偏置、轮廓填充、数控加工代码生成四个过程,提出了平行交错往复间隙填充法。实验表明该轨迹规划能够达到选区电化学沉积快速成型的要求,制造出高精度、高表明光洁度的零件。     

超细晶粒镍药型罩的精密电铸试验研究

针对新型破甲聚能试验装置,分析了其核心部件药型罩的电铸过程中的电场分布。采取超窄脉宽电源和阴极旋转的方式,像形阳极、阴极电场局部屏蔽和去泡等辅助工艺措施,制备出高纯度、超细晶粒电铸镍药型罩。采用X射线等现代检测方法对电铸药型罩进行了检测,结果表明,药型罩含镍量不小于99.9%,电铸层晶粒尺寸小于100nm,且组织致密。晶体以细小的等轴-柱状晶方式生长,并存在明显的择优生长取向。电铸镍药型罩头部速度超过10km/s,射流的凝聚性和均匀性非常好,为提高破甲侵彻性能提供了保证。     

波前传感器电铸镍层应力实时检测精度评估

目的 搭建电铸应力实时检测平台，评估其测量精度，并探明电化学沉积过程中镍层平均内应力的变化规律。方法 采用横向剪切波前传感器搭建电铸应力实时检测平台，通过测量在铸层应力作用下电铸基底弯曲的曲率半径，利用Stoney公式计算铸层平均应力。采用参考球面反射镜评估横向剪切波前传感器曲率半径的测量精度，并在0.5 A/dm2电流密度下进行电铸应力实时检测实验，对铸层平均应力测量极限进行评估，同时对检测误差进行分析。结果 横向波前传感器曲率半径测量精度为99.22%，在0.5 A/dm2电流密度下，所搭建的铸层应力实时检测平台可测量的最小厚度为5.1 μm，由曲率测量波动带来的应力检测误差为1.3 MPa。实验测得铸层平均应力随铸层厚度的增加而变大，当铸层厚度达到30 μm左右，铸层平均应力趋于稳定，应力大小为79.7 MPa。同时发现，当铸层厚度小于30 μm时，沿电铸基底长度方向的铸层平均应力明显大于宽度方向铸层平均应力，随铸层厚度的增加，两个方向的应力大小趋于等值。结论 采用横向剪切波前传感器搭建的电铸应力检测平台，能有效对铸层应力进行高精度的实时测量，为精密电铸过程中应力变化规律的研究提供了检测技术基础。     

选择性射流电铸技术初探

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。本文分析了导致电铸缺陷的主要原因和解决方法 ,提出了选择性射流电铸工艺方案。最后通过试验对射流电铸的基本工艺特性进行了研究 ,并验证了选择性射流电铸工艺的可行性     

超声电铸镍-氧化铈纳米复合材料的研究

在电铸工艺中引入超声波,制备了Ni-CeO2纳米复合材料,考察了超声波对电铸速率、电流效率的影响,并对纳米复合材料的表面形貌和显微硬度进行了分析和测试。结果表明,超声波可以提高电铸速率和电流效率,使CeO2纳米颗粒更加均匀地弥散于纳米复合材料中。与无超声下制备的Ni-CeO2纳米复合材料相比,超声作用下制备的纳米复合材料的晶粒得到细化,其组织更加均匀致密、表面更平整,纳米复合材料的显微硬度明显提高。     

高频脉冲电镀镍钴合金耐蚀性的研究

用电化学的方法研究了高频脉冲电镀Ni-Co复合镀层在NaCl溶液中的耐蚀性,结果表明:随着频率的增加,沉积速率提高,沉积层表面更加致密、均匀,在3.5%NaCl溶液中Ni-Co镀层的腐蚀失重明显减小,腐蚀失重速率变慢;高频和直流电铸Ni-Co复合镀层的阳极极化曲线形状相似,随频率增加,自腐蚀电位正移,自腐蚀电流降低.可见,高频率对沉积层的细化有重要影响,并使镀层的耐蚀性提高.     

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.     

多功能数控电铸机床的研制

针对现有电铸机床存在的不足,开发出一种电极布局方式多变、电极自动运动模式多样、电铸工艺参数实时在线监控、应用场合广泛的多功能数控电铸机床。重点介绍了该机床的电沉积模块、循环过滤模块、数控模块等主要功能模块的组成、功用及结构特点。