纳秒脉冲电流提高微细电化学加工精度的研究

分析了电极反应的暂态过程,探讨了超短脉冲电流提高电化学加工精度的机理,并根据法拉第定律和巴特勒伏尔摩方程建立了电化学暂态加工的数学模型。在微细电化学加工系统中,采用纳秒级的超短脉冲电流,通过加工试验验证了理论分析,加工出了直径为20μm的微小孔。     

高性能微细电铸的实验研究

将纳米稀土La2O3作为添加剂,研究其在微细电铸镍工艺过程中的影响.采用SEM等现代分析手段对微细铸层微观结构和性能进行了测试.结果表明:纳米La2O3能够在阴极沉积表面发生特性吸附,具有增大阴极极化,细化微细电铸层晶粒,获得的微细铸层的显微硬度和耐磨性等力学性能比普通电铸层有大幅度的提高.     

多阶柱状微电极加工模型及试验研究

为实现微电极的精确控制加工,对微细电极电化学刻蚀制备技术进行深入研究。针对单阶柱状电极的不足,分析多阶柱状微电极的加工原理及制备流程。针对分阶电极加工中的三种刻蚀状况,分析各段的刻蚀变化率,并由此推导出电极尺寸与形状控制函数。通过试验证实刻蚀过程中电流密度的不变性,讨论不同电流密度对电极直径的影响规律。通过试验归纳,建立加工电压、电流密度、浸入深度三者之间对应的函数关系,验证电极直径随时间呈线性变化的正确性。基于上述两组模型函数,建立多阶柱状微电极的加工控制模型,并对某三阶柱状微电极的形状及尺寸进行加工预测,实际加工结果显示,试验值与理论值具有很好的一致性。在加工控制模型的指导下成功制备出一批精度高的多阶柱状微电极。     

发动机叶片电解加工等入流角流场设计与试验研究

在大扭角、长叶身型复杂曲面叶片电解加工中,通常采用传统纵向侧流式流场加工,电解液在叶尖至叶根的入流角度差异较大,电解液分流不均,易引发短路等加工意外。提出了一种等入流角流场,即在理论模型上由叶尖至叶根截取若干截面,在截面中以进排气边缘两侧切线的角平分线方向为入流方向,将各流道沿各自的入流方向延伸形成等入流角流场。该方法均匀了电解液入流角,有利于提升流场稳定性。利用有限元方法对等入流角与纵向侧流式流场进行了对比,结果表明等入流角流场可有效提升流场的均匀稳定。进行了等入流角流场的加工试验,结果表明该流场可获得较好的加工稳定性与加工质量。     

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。     

脉冲电沉积超细晶粒Ni-Mn合金的显微硬度

利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流,开展了Ni-Mn合金的电沉积试验,得到的沉积层具有接近或达到纳米级的超细晶粒.对电沉积所得到的试片进行了显微硬度测试,研究与分析了电沉积工艺条件对沉积层显微硬度的影响.结果表明,电沉积工艺条件通过影响沉积层的锰含量和晶粒大小而影响沉积层的显微硬度.     

阳极偏置法摩擦辅助硫酸盐电铸铜

为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜,基于铜离子两步还原原理,提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置,在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右,同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中,铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积,然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦,从而改善了辅助摩擦的电沉积过程,避免毛刺的产生,提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法,让铜离子先沉积,再被硬质微珠摩擦,在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层,同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善;当转速为5 r/min时,得到显微硬度为139 HV,抗拉强度为333 MPa的铜电铸层;当采用不溶性阳极时,可进一步增强电铸铜的机械性能,抗拉强度达到460 MPa. 为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜,基于铜离子两步还原原理,提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置,在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右,同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中,铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积,然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦,从而改善了辅助摩擦的电沉积过程,避免毛刺的产生,提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法,让铜离子先沉积,再被硬质微珠摩擦,在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层,同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善;当转速为5 r/min时,得到显微硬度为139 HV,抗拉强度为333 MPa的铜电铸层;当采用不溶性阳极时,可进一步增强电铸铜的机械性能,抗拉强度达到460 MPa.     

电泳-电沉积制备纳米Al_2O_3增强镍基复合镀层中纳米颗粒的分布状态

采用电泳-电沉积技术制备了纳米Al2O3增强镍基复合镀层,并采用扫描电镜及其附带能谱仪分析了镀层中纳米颗粒的分布状态,运用正交试验法研究了电泳液中纳米颗粒含量、电泳沉积电压、电泳沉积时间以及电沉积阴极电流密度等工艺参数对复合镀层中纳米颗粒分布均匀性的影响.结果表明:电泳液中纳米颗粒含量及电沉积阴极电流密度是影响镀层中纳米颗粒分布均匀性的主要因素,而电泳沉积电压和电泳沉积时间的影响相对较小;在电泳液中A12O3纳米颗粒含量为8 g·L-1、电沉积阴极电流密度为0.5 A·dm-2时,可制得纳米颗粒均匀分布的纳米复合镀层.     

镍锰合金的纳米晶电铸

电铸镍锰合金因其特殊的性能而具有重要的应用前景。分析了电沉积纳米晶材料的原理 ,在此基础上采用高速冲液、直流和高频脉冲电流以及电解液中加入添加剂等方法进行了镍锰合金的电铸试验 ,并对电铸层的锰含量、表面形貌和晶粒尺寸进行了测试。试验结果实现了镍锰合金的纳米晶电铸。讨论了锰含量、电流密度和添加剂等因素对电铸层晶粒尺寸和表面形貌的影响。     

基于特种加工的镜面抛光新技术

综述了基于特种加工的镜面抛光新工艺，分析了各工艺的加工机理及特点，并对其影响因素和应用作了探讨。