可反向电流脉冲与扫描沉积电铸镍新技术

可反向电流脉冲与扫描沉积电铸镍技术是一种完全区别于直流电铸的新方法。通过调节脉冲频率 ,正、反向电流脉冲宽度及个数比、占空比、电流密度等参数 ,控制铸镍沉积速度、铸镍强度和晶粒大小 ,通过电流脉冲交叉扫描 ,可使镀层沉积成纵横交叉的网络状。大大改善了铸镍组织 ,提高了铸镍强度。1　可反向脉冲与扫描沉积电铸优于直流电铸可反向电流脉冲与扫描沉积电铸技术 ,从理论上摆脱了局限于直流电源的传统观念。通过可反向电流脉冲控制电极电位或电化学反应电流来实现化学反应过程。从能量的观点看 ,当增大阴极电流密度时 ,从电源输送到阴…     

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。     

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.     

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。     

纳米晶镍锰合金的脉冲电铸研究

利用冲液装置进行了镍锰合金的脉冲电铸试验,并对电铸层的锰含量、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试。结果表明电铸层的晶粒可达到纳米级。分析讨论了电流密度和脉冲参数对电铸层锰含量、晶粒尺寸和显微硬度的影响规律。     

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.     

添加纳米氧化镧的脉冲电铸试验研究

采用超窄脉宽脉冲电流、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等现代分析手段和工具,以纳米稀土La2O3为电铸液添加剂,研究了脉冲电参数对电铸层微观结构及力学性能的影响。试验结果表明：由于纳米稀土La2O3的独特吸附作用,脉冲条件下获得的电铸层晶粒细小,组织均匀,其力学性能明显优于普通直流电铸层的力学性能;在ton为100μs、toff为500μs、电流密度为3A／dm^2时,铸层显微硬度和耐磨性比普通电铸层有显著提高。     

纳米复合材料的微细电铸技术研究

为提高电铸微器件的力学性能,研究了镍-纳米氧化铈颗粒复合电铸工艺,分析了电铸参数(电流密度、纳米氧化铈颗粒浓度及转速)对沉积层中纳米氧化铈颗粒含量、沉积层微观结构及织构、沉积层微观硬度的影响.试验结果表明,电流密度对沉积层中纳米氧化铈颗粒含量具有重大影响.由于纳米氧化铈颗粒的加入,使得沉积产物的晶粒细化,择优取向由(220)逐步转变为(111),微观硬度显著增强.     

微电铸中电流-流体耦合场数值分析及实验

微电铸是LIGA/UV-LIGA的核心技术,在微机电系统和微纳米制造领域有着很好的应用前景。为了探究微电铸的内在规律,需要对影响铸层生长的阴极电流密度和流体流场进行数值仿真研究。以微流控芯片的微模具为研究对象,在建立微电铸的数学模型的基础上,分别给出描述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,由测量点处电流密度和流体流速仿真数据计算出微电铸4小时的铸层生长高度仿真值,与相同工艺条件的微电铸实验铸层生长高度进行对比。结果表明,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4.437μm,最小绝对偏差为0.264μm。这种数值仿真方法能够用于微电铸工艺和设计的辅助分析,缩短微电铸工艺的开发周期。     

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。     

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。     

脉冲电铸镍-氧化钕纳米复合沉积层的工艺研究

电化学沉积层的制备是电铸技术的关键环节。本文采用脉冲电铸技术制备N i-Nd2O3纳米复合沉积层,考察了镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量、平均电流密度、占空比、脉冲频率对纳米复合沉积层中Nd2O3含量及纳米复合沉积层显微硬度的影响,并对纳米复合沉积层的表面形貌进行了分析。结果表明,在镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量20 g/L~30 g/L、脉冲平均电流密度2 A/dm2~4 A/dm2、占空比0.2~0.4和脉冲频率1000 Hz的条件下,可获得Nd2O3含量大的高硬度复合沉积层,并且沉积层表面平整、光滑,晶粒细小,组织均匀致密。     

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％．     

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。     

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。     

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。