射流电铸快速成型的试验研究

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,喷射距离近、电流密度低时,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不同形状的金属铜零件.     

射流电铸快速成型系统研究

将射流电铸与快速成型技术有机结合起来,发展了一种直接快速成型金属零件的新方法--射流电铸快速成型技术,并分析了其成型原理与系统结构组成特点.基于Windows平台,采用NC嵌入PC的结构模式构建了其计算机控制系统,对该控制系统的软硬件组成、结构和功能特点进行了分析和研究,并用研制开发的射流电铸快速成型设备直接快速成型了具有良好形状和尺寸精度的金属铜零件.     

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     

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。     

射流电铸快速成型纳米晶铜的组织与性能

采用射流电铸快速成型方法制备了纳米晶铜铸层,并用SEM、XRD等方法对纳米晶铜铸层表面形貌、微观组织结构以及晶粒大小进行了分析,对纳米晶铜铸层的力学性能进行了测试.结果表明:在电铸电流密度为300 A·dm-2时,制备的纳米晶铜平均晶粒尺寸为47.4 nm,纳米晶铜铸层的抗拉强度为470 MPa,伸长率为14%,抗拉强度是粗晶铜的3.6倍.     

金属微结构阵列的电铸成型

在分析微细电铸的电场与流场特性的基础上,深入研究了铸层厚度的不均匀现象及搅拌方式和电流密度对微细电铸质量的影响.由于高深宽比胶膜的存在,单一搅拌对电铸区域的影响只集中在微区的入口部分,扩散过程成为金属沉积的限制性因素;随着胶膜深宽比的增大,电场等势线弯曲的程度加大,导致电铸微区内金属离子传输能力不均匀.实验表明:微细电铸过程中,搅拌速度提高并不能改善金属沉积的传质条件,辅助超声的复合搅拌在相同条件下能提高金属沉积速度,减少铸层缺陷;最佳电流密度不宜超过0.9～1.0 A/dm2.基于该项技术,实现了高分辨率、侧壁陡直金属微结构的电铸成型.     

微电铸中电流-流体耦合的数值分析及实验

研究了LIGA/UV-LIGA的核心技术微电铸的内在规律,对影响铸层生长的阴极电流密度和流体流场进行了数值分析.以微流控芯片微模具上的十字电铸层为研究对象,建立了微电铸的数学模型.给出了描述微电铸体系电流密度和流体流场的偏微分方程,运用有限元法对微电铸体系进行三维数值仿真,得到了电流密度分布和流体流场分布的数值结果.选择十字铸层上的测量点,由该点处电流密度和流体流速仿真数据计算出微电铸4 h的铸层生长高度仿真值,并与相同工艺条件下的微电铸实验铸层生长高度进行对比.结果显示,对应各测量点微电铸生长高度仿真值和实验值的变化趋势接近,绝对偏差小,最大绝对偏差为4.437 μm,最小绝对偏差为0.264 μm.实验表明这种数值仿真方法适用于微电铸工艺设计的辅助分析,可缩短微电铸工艺的开发周期.     

基于快速原型的精密模具的电铸工艺研究

采用激光快速成型机生产电铸母模来进行快速精密模具的开发与制造。对于快速原型件，采用新工艺，首先使其导电化；再采用脉冲电铸的方法制造模具。同时，还将此脉冲电铸新工艺与传统的化学镀工艺及传统的直流电铸方法进行了比较研究。在电铸成型机上，通过对此电铸工艺的研究与实现，发现可以大大缩短普通模具，甚至复杂模具的制造时间，同时也提高了模具的复制精度，使之能够应用于精密模具的开发中。为开发出更适合于精密电铸的电铸成型机提供了技术基础。     

金属微结构阵列的电铸成型技术研究

详细讨论了微结构的电铸特点,在分析微细电铸的电场与流场特性的基础上,深入研究了铸层厚度的不均匀现象及搅拌方式、电流密度对微细电铸质量的影响。得出：由于高深宽比胶膜存在,单一搅拌对电铸区域的影响只集中在微区的入口部分。扩散过程成为金属沉积的限制性因素;随着胶膜深宽比的增大,电场等势线弯曲的程度加大,导致电铸微区内金属离子传输能力不均匀。实验表明：微细电铸过程中,搅拌速度提高并不能改善金属沉积的传质条件,辅助超声的复合搅拌在相同条件下能提高金属沉积速度、减少铸层缺陷;最佳电流密度不宜超过0.9～1.0A/dm2。实现了高分辨率,侧壁陡直的金属微结构的电铸成型。     

脉冲射流电铸纳米晶铜的组织与性能

采用射流电铸快速成型方法,在脉冲电流条件下制备了铜铸层,研究了脉冲电流频率和峰值电流密度对铜铸层表面形貌、微观组织结构、晶粒大小以及力学性能的影响。结果表明：在高电流密度下制备出的块体纳米晶铜,晶粒尺寸为32-65nm;提高脉冲电流频率和峰值电流密度有利于获得颗粒细小、表面平整的纳米晶铜铸层;制备的纳米晶铜最大抗拉强度高达590MPa,是普通粗晶铜的4．5倍,纳米晶铜的最大伸长率为10％．     

喷射电沉积快速成形的定域性实验研究

介绍了喷射电沉积快速成形技术的基本原理，分析了金属零件成形过程中，定域性对零件成形精度的重要性，并对影响定域性的因素进行了基础实验研究。结果表明：喷嘴口径、喷嘴与阴极间的距离对定域性有密切关系，喷嘴口径小、喷嘴距离小，则定域性好，尺寸精度高；阴极电流密度和喷嘴扫描速度对定域性亦有影响，阴极电流密度低、喷嘴扫描速度快，则金属沉积斑尺寸小，定域性好。     

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。     

电铸和半导体薄膜电沉积的发展和应用

主要总结了电沉积制造中电铸和半导体薄膜的原理及其应用。首先分析了电铸的电流密度、波形、溶液运动形式等主要影响因素的作用机理和目前研究状况。接着分析了电铸不均匀的原因,验证了用机械搅拌的方法可提高沉积层的均匀性。然后介绍了电铸和半导体薄膜技术在近年来的最新应用成果,包括半导体薄膜材料、LCD彩色滤光片。最后预测了该行业的发展趋势。     

硬质粒子摩擦法电铸新技术的研究

提出一种新型的硬质粒子摩擦法电铸技术，从理论上深入探讨了硬质粒子摩擦法电铸技术的沉积机理，并通过金属镍的电铸试验加以验证。理论分析和试验结果表明：硬质粒子摩擦法电铸技术在阴阳极之间引入硬质粒子，并通过电铸芯模的旋转，带动硬质粒子运动，使其不断摩擦、撞击阴极表面，能有效地去除沉积层表面的吸附气泡和积瘤，获得表面平整光亮的电铸层；通过减薄扩散层和扰动结晶过程，能细化晶粒，提高电铸速度。研究结果显示，硬质粒子摩擦法电铸技术在回转体类薄壁零件的电铸成形中有实用价值。     

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。