游离粒子对摩擦辅助电铸技术的影响

摩擦辅助电铸技术是采用不添加任何添加剂的标准电铸液,在阴阳极之间添加不导电的游离粒子,在电铸过程中运动的阴极带动游离粒子不断摩擦、挤压电铸层,可得到外观表面平整、光亮、无任何麻点、针眼、结瘤等缺陷的电铸层,其机械性能也非常优异.游离粒子在电铸过程中起到了至关重要的作用.选用不同直径的硅酸锆球,作为新工艺的摩擦介质,通过对比试验方法来研究游离粒子的直径对电铸层表面形貌、微观组织和机械性能的影响规律.试验结果表明,在摩擦辅助电铸过程中,游离粒子的直径对电铸层外表面质量影响非常明显.粒子直径过小,电铸工艺处于亚复合电铸状态,易造成电铸层起皮;直径太大,易导致电铸层摩擦不均匀;当粒子直径在0.4～2.0 mm之间时,能获得表面光亮、平整和强度较高的电铸层.     

硬质粒子扰动对电铸铜微观结构与性能的影响

在铜的电铸过程中，通过陶瓷微珠等硬质粒子摩擦和扰动电铸层表面来改善电铸层的质量。对所制备的铜电铸层的表面形貌、织构等微观结构和显微硬度、抗腐蚀等性能进行测试和分析，并与传统方法所制备的铜电铸层相比较。结果表明：硬质粒子在电铸过程中对电铸层表面的摩擦和扰动具有显著的除瘤和整平作用，使所制备的铜电铸层外观光亮平整，显著改变其微观结构和性能；铜电铸层各晶面的衍射强度降低，（200）晶面的择优程度减小，（111）晶面的择优程度增大；显微硬度值由HV156增至HV221；抗腐蚀性能显著提高，在NaCl溶液中的腐蚀速率降低了20％。     

阴极轨迹式平动型电铸机床PLC控制系统设计与实验

对阴极轨迹式平动型电铸机床的PLC控制系统进行了设计。机床采用基于PLC与触摸屏相结合的控制系统,实现阴极的轨迹式平动、温度的PID控制及液位的稳定控制。应用该机床进行精密模具的电铸成形实验,结果表明:采用轨迹式平动的阴极进行电铸比采用静止不动的阴极电铸得到的模具成形精度更高、质量更好。     

过程参数对悬浮微珠摩擦辅助脉冲电铸铜表面形貌的影响

为了改善传统酸性硫酸盐电铸铜的表面质量,提出了空心悬浮微珠摩擦辅助的脉冲电铸铜工艺。使空心微珠悬浮于卧式放置阴极上部,不断摩擦和撞击阴极表面,并结合脉冲电铸,提高电铸层表面质量。研究了脉冲频率、占空比、平均电流密度和阴极转速对摩擦辅助电铸铜表面形貌的影响。结果发现:在空心悬浮微珠的影响下,使用低脉冲频率、高占空比、较大的平均电流密度及较低的转速范围,更能发挥悬浮微珠的摩擦作用,细化晶粒。     

微模具电铸成型工艺研究

针对微细电铸成型技术中微流道模具的铸层均匀性、铸层气孔和表面粗糙度等工艺问题,提出了控制成型过程中阴极电流密度、增加辅助阴极和阴极平动的方法。通过正交实验对基底蚀刻深度、光刻掩膜厚度、电铸槽温度和阴极电流密度等因素进行工艺优化研究。结果表明,得到最佳工艺参数为阴极电流密度4 A/dm~2、二次辅助阴极电流密度1.5 A/dm~2,阴极平动速率0.01 m/s,温度50℃、掩膜厚度50μm、刻蚀深度20μm。获得了尺寸均匀性好、铸层气孔少,表面粗糙度为Ra 0.5μm的微模具。     

辅助磨擦对镍电铸层力学性能的影响

在磨擦辅助电铸镍过程中,通过改变游离微珠对电铸层表面的磨擦强弱,制备不同力学性能的镍电铸层。对所制备镍电铸层的表面形貌、织构等微观结构和显微硬度、抗拉强度及伸长率等性能进行测试和分析。结果表明:采用卧式放置的阴极能制得材料组织结构均匀的电铸层。且随着阴极表面线速度的提高,游离微珠对电铸层的整平作用和晶粒细化作用增强。在不同线速度下采用旋转阴极可以制备大范围力学性能的镍电铸层,其表面粗糙度为0.15~0.03μm、硬度为185~410HV、抗拉强度为525~1 020 MPa、伸长率为24%~4%。     

无裂纹硬铬电镀的试验研究

针对传统硬铬镀层会出现裂纹的问题,采用了一种新的电镀硬铬方法--摩擦辅助脉冲电镀无裂纹硬铬工艺.即在电镀铬的过程中,在阴阳极之间添加不导电的游离粒子,随着阴极的转动,游离粒子与阴极表面相对运动,产生扰动作用,不断摩擦、撞击阴极表面进行电镀铬试验.对镀铬层的表面形貌、微观组织结构和耐腐蚀性进行了测试,试验表明,采用摩擦辅...     

镍-氧化锆纳米复合电铸层微观形貌影响因素的分析

用SEM分析了诸如电铸时间、电流密度、镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量、电流形式和阴极表面粗糙度等因素对Ni-ZrO2纳米复合电铸层微观形貌的影响.结果表明,电铸时间、阴极电流密度以及镀液中纳米ZrO2悬浮量对纳米复合电铸层微观形貌有一定程度的影响,采用脉冲电沉积工艺有助于获得表面光滑平整、显微组织均匀致密的纳米复合电铸层.     

基于超临界流体电铸耦合场分析及试验研究

利用COMSOL Multiphysics对超临界流体电铸耦合场进行数值模拟,研究分析电流密度分布和电铸层生长规律,并且试验测试与验证;同时对超临界流体镍纳米金刚石复合镀层的表面形貌和显微硬度进行研究和探讨。结果表明,阴极边缘处电流密度远高于阴极中间部分,电铸层生长情况与电流密度分布较为吻合,电铸层中部厚度预测值的误差较小;电铸层显微硬度HV最大可达9540 MPa,比普通情况下复合铸层提高80%;制备的复合电铸层表面平整,组织致密。     

金属微通道散热器结构微电铸均匀性研究

基于微电铸工艺,通过添加片外辅助阴极的方法制作一款金属微通道散热器。首先,利用Comsol有限元软件对微电铸过程中金属微通道散热器结构的铸层厚度分布进行模拟分析,同时通过仿真模拟的正交试验研究了不同参数下的片外辅助阴极对微通道铸层厚度均匀性的影响。仿真结果表明:采用正交试验的最优水平组合,即片外辅助阴极与阴极的水平距离为3 mm、片外辅助阴极的宽度为3 mm、施加在片外辅助阴极上的电流密度为1 A/dm~2时,电沉积10 h后的微通道铸层厚度均匀性提高了27.5%,这与实验结果基本相符。经过10 h的连续电铸实验,添加最优片外辅助阴极后的铸层厚度均匀性提高了54.2%。     

Abrasive Polishing Assisted Nickel Electroforming Process

This paper presents a hybrid process combining electroforming technique and abrasive polishing. In a specifically developed equipment the spherical ceramic particles between the cathode mandrel and the anode are forced to continuously polish the deposition surface during nickel electrodepositing. The abrasive polishing can effectively remove the pinholes and nodules, and positively affect the crystal nucleation and therefore refine the grains and speed up the deposition process. Smooth deposition surface of Ra 0.012 μm, compact nickel deposits with the grain size of less than 80nm and the significantly improved mechanical properties have been experimentally obtained.     

Improvement of deposition uniformity in alloy electroforming for revolving parts

The ability to control the nonuniformity of electrodeposition is a key to successful application of electroforming technology. In this paper, an experimental system is developed to electroform the thin-walled revolving parts. Some measures are employed to improve the uniformity of deposition distribution, such as conformal anode, cathode shield and high-frequency pulse current. The profile of the conformal anode is precisely designed by using the function of electric field analysis of ANSYS software, so as to reduce the experimental works and increase the application effect of conformal anode. The deposition thickness, alloy composition and microhardness of the electroforms are measured to reveal the actual deposition distribution. The results show that the electroforms have a satisfactory deposition distribution, the patterns of which are similar to the current density distribution on cathode.     

Ni-SiC复合电铸层内应力实验研究

提出通过掺杂SiC颗粒来减小Ni微电铸层内应力的新方法,基于UV-LIGA工艺制作了纯镍电铸层和Ni-SiC复合电铸层,采用X射线衍射法测量微电铸层的内应力,分析SiC颗粒对微电铸层内应力的影响效果。利用L_9(3~4)正交试验考查了铸液中SiC浓度、电流密度、搅拌转速及电铸温度等工艺参数对复合电铸层内应力的影响。结果表明:掺杂SiC颗粒能有效减小微电铸层内应力,电流密度和铸液中SiC浓度对内应力的影响大于搅拌转速和电铸温度。复合电铸层内应力实验的最优工艺参数为:SiC浓度20 g/L,电流密度1 A/dm~2,磁力搅拌转速600 r/min,电铸温度50℃。     

Al2 03 -Cu、CNT-Cu、石墨-Cu复合铸件的制备及性能研究

复合电铸技术的研究对于小型精密零部件及梯度材料的制备具有重要意义。利用纳米Al2 03碳纳米管(CNT)、石墨3种不同特性的微粒分别与Cu进行复合电铸,研究微粒特性和电流密度对复合铸层沉积速度、结晶形貌以及铸件机械性能的影响。试验结果表明：对于Al2 03 -Cu复合铸层,电流密度的增大可起到明显细化晶粒的效果,而石墨、CNT微粒本身就具有细化晶粒的作用。研究还表明,第二相微粒特性（如小尺寸效应、导电性等）对复合铸层沉积过程中晶核的形成和长大具有明显的影响。同时,微粒在基体中均匀弥散分散、晶粒尺寸以及结晶致密程度都会影响铸层的机械性能。在相同工艺条件下,石墨-Cu复合铸层具有更为均匀致密的组织结构和更为优良的机械性能。     

电铸镍工艺参数对铸镍层组织和性能的影响

利用净化的氨基磺酸盐溶液体系,分别采用金相显微镜、阴极弯曲法和拉伸试验的方法研究了阴极电流密度、溶液温度和p H值等工艺参数对电铸镍层的组织形貌、内应力和力学性能(抗拉强度、延伸率)的影响。结果表明:电铸镍的工艺参数影响铸镍层的组织结构,进而影响到铸镍层的性能;铸镍层的晶粒随阴极电流密度的降低和溶液温度的升高而细化,同时当溶液p H值为4.0时,也可以获得较细的晶粒;随着晶粒的细化,铸镍层的内应力降低,抗拉强度升高而延伸率降低;通过优化工艺参数,获得了抗拉强度为673 MPa、延伸率为23.2%和内应力为48 MPa的综合性能优异的铸镍层。     

Fabrication of microprism mould by electroforming with high electrolyte flowrate

Abstract

Electroforming is applied to fabricate microprism moulds, however only low working current density is employed because the higher current density at the edge limits the usable value of the working current density. Reduction of current density at the edge is a key in the enhancement of the working current density. In this paper, a secondary cathode was introduced to lower the edge current density. By this technique, the edge current density of the primary cathode surface is not only weakened obviously but can be even lower than that of the others. In addition, a high electrolyte flow rate has been introduced to improve working current density. Experimental results show that both the microhardness and tensile strength of the electroformed layer increase with electrolyte flowrate. By using both secondary cathode and high speed electrolyte flow, the electroforming time could be reduced significantly and mechanical properties of the electroformed layer are not adversely affected in electroforming of microprism moulds.