电铸技术的应用与发展趋势

采用电铸工艺能制造用常规机械加工方法无法制造的精密零件。随着各种复杂微细的精密异型金属零部件在需求量上的大幅增加,精密零件电铸制造技术在全世界范围内受到高度重视,促使电铸技术得到了进一步发展。另外,由于电化学领域的新进展又为电铸技术的发展创造了条件,目前,特型零件电铸工艺方法、新型高性能电铸材料及电铸装备的研究等为电铸技术发展方向。     

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     

小型精密电铸金刚石钻头的研制

本文叙述了在实验室利用电铸的方法制造小型精密金刚石钻头的方法。重点介绍了基体设计，夹具设计，铸（镀）液配制，常见的电铸缺陷及使用中应注意的几个问题，实验表明，采用该工艺方法可以制造出精密直径尺寸，径向等高磨刃的钻头。     

一种解决传统电铸缺陷的新方法

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。对此分析了导致电铸缺陷的主要原因和解决方法，提出了一种新的解决方案－－选择性射流电铸工艺方案。试验结果表明，该方法对于提高电铸质量是有效可行的。     

电铸模具的制作工艺

介绍了电铸成形原理及工艺过程,并阐述了电铸工艺在模具制造中的应用和新发展。     

一种新的快速成形技术--选择性电铸

快速成形能在不需要工具或模具的情况下,迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件,电铸用电沉积的方法加工或复制零件。介绍了将电铸和快速成形技术结合在一起而形成的新的加工艺——选择性电铸,介绍如解决选择性电铸中存在的电铸速度过慢的问题,并提供了提高电铸速度的方案。     

预埋件与芯模镶拼组合整体电铸工艺技术

本文以双极化馈线中异型变口径的正交模耦合器为对象,从工艺方面进行分析,介绍了采用预埋件与电铸芯镶拼组合成一体后,整体电铸成型制造高精度复杂波导的新工艺方法。     

X射线聚焦镜的超精密制造

X射线聚焦镜用于收集和汇聚宇宙中X射线辐射,是X射线天文卫星观测载荷的核心部件。本文采用镍基底电铸复制方法,在包括化学镀镍磷合金、模具超精密加工、模具镀膜、电铸镍基体以及脱模的全工艺链上进行了大量工艺探索和装备研发,并最终完成了X射线聚焦镜的批量超精密制造。实验结果表明,聚焦镜模具加工精度-表面粗糙度小于0.5 nm RMS,面形精度优于0.5μm,镜片角分辨率为33.5″HPD(能量半高宽),验证了工艺的可靠性和先进性。     

组合式电铸工艺在精密微波器件上的应用

采用组合式电铸技术进行精密微波器件的电铸成型。结果表明，这一技术显著改善以往采用电铸时间的严重电场畸变，获得了满意的工艺效果。     

脉冲电流对稀土电铸铜性能的影响

电铸是一种电沉积金属的工艺,有极高的复制精度和可重复性,适用于制造外观形状精密复杂的金属零件。本文分析了采用脉冲电源、稀土硫酸铜电铸液制备一定厚度的电铸铜时,脉冲电流密度和稀土添加剂对电铸层性能的影响规律,以及对铜金属基体晶粒显著细化作用,并分析了其影响机制。     

超声处理对UV-LIGA工艺中SU-8胶溶胀的影响

首次将超声处理引入UV-LIGA工艺中,研究了超声处理对SU-8胶模溶胀的影响,并探讨了其影响机理,从而获得了减小胶模溶胀及提高电铸微器件尺寸精度的方法.试验研究了超声处理对显影过程及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响,分析了不同超声时间下SU-8胶表面亲水性的变化趋势,并计算了不同超声时间下胶模的溶胀去除率.讨论了超声处理对不同结构微器件尺寸精度的影响.试验结果表明:SU-8胶模在显影过程中的溶胀不明显,并且超声处理对显影过程中胶模的溶胀影响很小,其主要影响SU-8胶模在电铸过程中的溶胀.随着超声时间的增加,胶模溶胀及其表面亲水性均呈现先减小后增大的趋势.当超声时间为10 min时,胶模溶胀最小,其溶胀去除率a值可高达70％,并且超声处理后电铸微器件的尺寸误差与结构尺寸无关.根据超声波的机械断键作用与聚合物吸水机理,从亲水性和内应力两个方面,探究了SU-8胶模溶胀随超声时间的增加而变化的原因.文中提出的减小SU-8胶溶胀的方法不依赖于工艺参数也不会增加掩模图形设计的复杂性,是一种实用的减小SU-8胶溶胀的新方法.     

一种新型微流控芯片金属热压模具的制作工艺研究

研究了利用UV-LIGA技术制造PMMA微流控芯片金属热压模具。采用预机械抛光的Ni板作为电铸基底,光刻SU-8 2050后形成电铸型模,然后电铸Ni微通道,去胶后电铸基底与微通道结合形成芯片热压模具。此方法有效地解决了传统UV-LIGA方法中的倒拔模斜度的问题。制作的微流控芯片模具微通道的宽度和高度尺寸偏差分别为1.7%和2.8%,满足微流控芯片的应用要求。     

基于快速成型技术的射流电铸试验研究

介绍了自行研制的射流电铸快速成型设备的系统组成与原理 ,对射流电铸工艺特点进行了实验研究。结果表明 ,在其他工艺参数一定时 ,射流电铸的电流密度和电铸速度随电铸电压增大而增大 ,实验中可用电流密度高达380A/dm2 ,远高于传统电铸电流密度。喷嘴口径一定时 ,喷射距离近、电流密度低 ,射流电铸的定域性好。电流密度对铸层表面形态有较大的影响。用射流电铸快速成型设备制备了一组具有一定形状的金属铜零件。     

超声-脉冲电铸工艺参数对镍铸层晶粒尺寸的影响

采用超声-脉冲电铸工艺在覆铜板表面的微区域内制备了镍铸层,用扫描电镜观察镍铸层的表面形貌,并采用Image Tool软件测量了镍铸层的平均晶粒尺寸,研究了超声波功率及方向、脉冲平均电流密度、脉冲占空比等对镍铸层晶粒尺寸的影响。结果表明:其他条件相同时,双向(y向和z向)超声波制备镍铸层的晶粒尺寸小于相同功率单向(y向或z向)超声制备的;随着超声波功率、脉冲平均电流密度的增大,镍铸层的晶粒尺寸先减小后增大;当脉冲占空比由10%增大到30%时,晶粒尺寸由0.97μm增大到3.32μm。     

微细电铸电流参数设计与实验研究

研究了镍的直流电铸和脉冲电铸的不同形式电流及其参数,同时,结合铸层表面形貌的影响分析,发现脉冲电铸在采取相对较大电流密度时,电铸质量和效率均优于直流电铸,实验优化后得到的占空比为10％,频率为1000HZ,平均电流密度为4A／dm^2。最后,利用优化的电流参数实现了不同微结构的电铸成型。     

在金属基底上制作高深宽比金属微光栅的方法

根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸层缺陷,故采取分次电铸等措施得到了电铸光栅结构;同时通过线宽补偿的方法解决了溶胀引起的线宽变小问题。在去胶工序中,采用"超声-浸泡-超声"循环往复的方法。最终,制作了周期为130μm、凸台长宽高为900μm×65μm×243μm的金属微光栅,其深宽比达到5,尺寸相对误差小于1%,表面粗糙度小于6.17nm。本文提出的工艺方法克服了现有方法制作金属微光栅时高度有限、基底易碎等局限性,为在金属基底上制作高深宽比金属微光栅提供了一种可行的工艺参考方案。     

An investigation into the rapid prototyping of moulds for expanded polystyrene foam

Expanded polystyrene foam, a packaging material, is traditionally injection-moulded by classical moulding techniques. However, the design and fabrication of these moulds is both intricate and time-consuming. In today's manufacturing environment of short time-to-market, the luxury of producing a mould for, often, a first-off article for client approval, is virtually untenable. Rapid prototyping technologies appear to offer an alternative method of fabrication which promises to drastically reduce the time for mould fabrication. When rapid prototyping of the mould is combined with microwave curing of the polystyrene, as an alternative source of energy to traditional steam heating, the benefit of considerably short throughput times can be expected. This paper describes the computer-integrated design and fabrication of both the mould and foam product, and discusses the main issues associated with rapid prototyping the mould, viz. accuracy of the prototype mould and the suitability of acrylic resin used in stereolithography apparatus for fabricating the mould, as well as the parameters for moulding expanded polystyrene using microwave energy. Initial results suggest that both the stereolithography process, and the acrylic resin used to build the stereolithographic model, can be used for rapid prototyping expanded foam products and their associated mould.     

Conformal cooling channel design and CAE simulation for rapid blow mould

Blow moulding is one of the most important polymer processing technologies to produce hollow-shaped parts at a short time. The cooling stage takes up approximately two thirds of the complete blow moulding cycle. It becomes the major factor to determine the productivity and the quality of the blow-moulded part. The cooling time and the quality part are controlled by an adequate cooling channel design inside the blow mould. Inappropriate cooling channel design will increase the cooling time after part ejection. Recently, the success of integrating conformal cooling channel (CCC) design in the injection moulding process has been proven by different research publications and practices. The merit of the applications of CCC can also be extended to the existing blow moulding process. In this study, an effective design method is proposed for integrating CCC into the blow mould with the aid of computer-aided design and analysis tools. The fabrication of integrating CCC into the blow mould by rapid tooling technology is explored. Computer-aided engineering simulation is employed to verify the cooling performance of the CCC corresponding to the blow mould surface geometry. The analysed results are compared with those using the traditional straight line-drilled cooling channel (SLDCC) used in the blow moulding process. The results indicated that the cooling time and temperature uniformity of the blow-moulded part can be effectively improved. The proposed CCC design has a shorter cooling time and a lower part temperature than the SLDCC one.