疏水植物表面微纳复合结构电铸模芯的制备

以竹叶下表面为疏水生物母板,针对疏水表面电铸成型的特殊性,分别采取湿润剂浸润处理和阴极水平旋转运动两个技术手段改善微纳复合结构的电铸成型质量。结果表明:浸润处理可有效提高沉积离子在微纳米凹槽内部的沉积,阴极水平旋转对提高电铸镍模芯宏观质量和微观结构复制质量均有一定效果。采用浸润处理与阴极旋转相结合的电铸复制工艺,可明显提高竹叶下表面微纳复合结构的复制质量,成功实现具有疏水植物表面微纳复合结构的模塑成型镍模芯的高质量制备。     

游离粒子辅助磨对镍锰合金电铸层表面质量及锰含量的影响

利用一种新的电铸技术——游离粒子辅助磨电铸技术进行镍锰合金的电铸试验。验证了游离粒子的辅助摩擦研磨作用对镍锰合金电铸层的表面形貌、表面粗糙度、锰含量分布及电流效率的影响,并与传统电铸技术所制备的镍锰合金电铸层进行对比。结果表明:采用游离粒子辅助磨电铸技术所制备的镍锰合金电铸层外观光亮平整,表面粗糙度Ra由0.6μm降到0.05μm,晶粒得到了明显的细化,由微米级尺度降低到150nm以内;电流效率由80%左右增至96%;另外,通过调节阴极旋转速度可以改变电铸层中锰含量,随着阴极转速的提高电铸层中锰含量增加,当超过一定转速时,锰含量开始下降。     

基于MEMS技术的微型模具制作工艺研究

针对微型模具的结构和精度要求,在研究硅模具和背板生长两种工艺路线的基础上,提出了无背板生长工艺路线,并介绍了工艺路线中所涉及的三种MEMS加工方法,即UV-LIGA技术中的光刻、微电铸以及硅MEMS加工技术中的湿法刻蚀.实验结果表明,硅模具和背板生长模具呈54.74°的斜面,且硅模具容易损坏,背板生长模具受应力影响易产生变形;而无背板生长工艺能够获得侧壁垂直、表面细致、使用寿命长的模具,满足结构和精度要求.     

粉末微注射成形ZrO_2微结构表面质量控制

采用粉末微注射成形技术制得了二氧化锆陶瓷微结构件,注射成形最小微结构尺寸为Φ300μm×250μm.分析了微注射成形工艺参数、模具抽真空及硅模具对微结构表面质量的影响.实验结果表明在模具温度和注射压力较低时,相同工艺参数下随着微型腔尺寸的减小微结构顶端的表面平整度逐渐下降,提高模具温度和注射压力以及注射前对模具进行抽真空可以改善微结构表面平整度.另外,注射前的模具抽真空有助于减少微结构的表面气孔.亚微米陶瓷超细粉的使用明显改善了烧结后微结构的表面质量,其表面粗糙度值由烧结前的0.33μm降低为约0.28μm.     

GH4169高温合金化学铣切表面粗糙度的影响因素

为了满足生产对GH4169高温合金化学铣切加工表面粗糙度的要求,通过单因素试验研究了化铣液的主要成分和化铣工艺参数对GH4169高温合金表面粗糙度的影响。结果表明:随着化铣液中FeCl3和HNO3浓度的升高,表面粗糙度呈下降趋势;当化铣液温度高于50℃时,表面粗糙度在1.4μm以下;HCl,HF浓度均为200 mL/L时,表面粗糙度最小;添加剂SA和SN能够降低表面粗糙度和消除凹槽;随着化铣液中Ni2+浓度的增加,表面粗糙度也随之变大,当Ni2+浓度大于26.95 g/L时,表面粗糙度达到1.6μm以上,不符合加工要求;最佳化铣工艺为200～250 g/L FeCl3,200 mL/L HF,150 mL/L HNO3,200 mL/L HCl,0.2 g/L添加剂SA,0.5 mL/L添加剂SN,温度53℃,该工艺下化铣的GH4169高温合金表面质量良好,无凹槽、沟蚀,表面光洁,粗糙度小于1.6μm,符合生产要求。     

三价铬硫酸盐体系快速电沉积可行性探讨

三价铬镀铬是替代六价铬镀铬理想的清洁生产工艺.研究了电流密度、电镀时间和不同基体金属对三价铬硫酸盐镀液中快速镀铬的影响.结果表明:采用三价铬硫酸盐镀液在铜、镍和低碳铜基体上进行快速镀铬都可得到表面连续致密、结构为非晶态的铬镀层,镀速在铜基体上比在镍和低碳钢基体上快很多;电流密度10 A/dm2下电镀10 s,铜基体上可得到0.40μm以上的铬镀层,平均镀速可达2.50μm/min;镍和低碳钢基体上只能得到0.10μm的铬镀层,平均镀速为0.50 μm/min;快速镀铬的电流效率与电流密度有关,电流密度为10～12 A/dm2时可达25.0%以上;三价铬硫酸盐镀液长时间连续快速镀铬时镀液体积明显减少、pH值降低.     

微细电化学加工技术

开展了微细电化学加工技术的试验研究工作,内容包括微细电铸和微细电解加工．讨论了微细电化学加工的工艺特点和主要技术步骤．针对若干典型微结构,提出了相应的微细电化学加工方法和技术方案,采取了纳秒脉宽脉冲电流、电化学微铣削等手段,结合若干实例进行了加工试验,例如：微缝电解加工、微轴电解加工、微针尖电解加工及微齿轮模具模芯电铸成型等,获得了很好的试验结果．提出的加工方法在金属零件微制造方面有着重要的应用前景．     

聚苯乙烯磁性微球化学镀法制备研究

在聚苯乙烯微球表面进行化学镀镍可以制备磁性微球,其结合了聚苯乙烯轻质的优点和镍的磁性.采用扫描电镜(SEM)表征了微球的表面形貌,研究了前处理(活化)工艺对磁性微球产率及形貌的影响.结果表明,磁性微球的产率、分散性及表面形貌均由活化效果决定;采用优化的活化工艺进行化学镀镍反应,可以得到包覆完整、形状规则的镍包覆聚苯乙烯微球,其有效密度(平均值为2.7g/cm3)明显低于传统磁性颗粒的密度(一般为7～8g/cm3);用X射线衍射分析(XRD)表征了镀层的晶体结构,发现镀层的晶体结构与单质镍十分相似,为面心立方结构.     

电铸铜吸塑模具工艺的研究

本文通过前期大量的基础实验摸索出了电铸吸塑铜模具的可行的工艺方法，研究了电铸吸塑铜模具的工艺参数对沉积层平均厚度、均匀性、表面粗糙度的影响，得出了优化的电铸吸塑铜模具的工艺条件。     

一种三维金属微型腔的组合加工方法

为了制作局部为三维结构的金属模具微型腔,实验研究了一种组合加工新工艺,即先用紫外线光刻和电铸成形（准LIGA）技术在模具基底上制作二维金属微型腔,再用微细电火花成形加工（EDM）技术对微型腔的局部进行修形,得到局部为三维结构的微型腔,电火花修形的位置根据微型腔结构的设计要求而定．以制作聚合物微流控芯片用的金属模具为试件,以微细电火花成形加工中影响工件表面粗糙度的因素分析为理论指导,应用该方法制作了局部侧壁倾斜的三维微型腔．根据测量结果,两边侧壁与水平方向的夹角分别为49．6°和46．4°,倾斜侧壁的表面粗糙度Rs为0．391μm．     

超声波化学镀Co-Ni-P工艺

Co-Ni-P化学镀层具有很多优点,在超声波辅助下化学镀层更光亮、细腻。在超声波辅助下在铝黄铜表面化学镀Co-Ni-P合金镀层,研究了镀液主盐浓度比、还原剂浓度、配位剂浓度、缓冲剂浓度、温度、pH值对沉积速率的影响,确定了超声波辅助下获得最佳沉积速率的化学镀Co-Ni-P工艺。结果表明:最佳工艺为11.0g/LNiCl2.6H2O,5.5g/LCoCl2.6H2O,17g/LNaH2PO2.H2O,50g/LNa3C6H5O7.2H2O,48g/LNH4Cl,温度75℃,pH值9.0;超声波化学镀层为非晶态结构,分布更均匀,表面更光亮。     

Replication of Microlens Arrays by Gas-Assisted Hot Embossing

This article reports an effective method for mass-production of 300 × 300 microlens arrays. A microlens array master is formed by imprint lithography and photo-resist reflow at room temperature. The electroforming is then applied to fabricating the Ni mold from the master, followed by the gas-assisted hot embossing to replicate the microlens arrays. The isotropic gas pressure on the plastic film against the Ni mold produces plastic microlens array of high quality and uniformity. The effects of processing parameters including the processing temperature, pressure, and time on the replication quality of microlens arrays were investigated. The experimental results show that the filling of molded microlens significantly increases as the processing temperature and pressure increase. Under the condition of 180°C, 3.9 MPa for gas pressure, and 90 seconds processing time, the arrays of polycarbonate microlens of diameter 150 µm and pitch 200 µm have been successfully replicated. The deviation of replicated microlens from the mold is less than 0.25%. Compared with the conventional hot embossing process, the new replication method offers more uniform embossing pressure distribution. The great potential for replicating microlens array on large plastic films with high productivity and low cost was demonstrated.     

Microstructure and corrosion behavior of Ti nanoparticles reinforced Ni–Ti composite coatings by electrodeposition

A survey on electrochemical codeposition of Ti nanoparticles in Ni matrix coating is given. The influences of Ti nanoparticle loadings in electrolyte on the microstructure, microhardness and corrosion behavior of Ni–Ti coatings were investigated. The results showed that a pyramidal surface structure evolved into a spherical surface structure of the coatings with increasing Ti nanoparticle loading. The content of Ti in the Ni–Ti coatings first increased and reached the maximum value of 7.1 vol.% at the loading of 16 g/L, then decreased due to agglomeration of nanoparticles. The [2 0 0] preferred orientation gradually evolved to [1 1 1] orientation with increasing Ti nanoparticle loading. At Ti nanoparticle loading of 16 g/L, the minimum crystallite size (44 nm) and maximum microstrain (0.25%) were obtained. The microhardness of the Ni–Ti coatings was improved and obtained the maximum value at the loading of 16 g/L. The anti-corrosion behavior of the Ni–Ti coatings had increased trend with increasing Ti nanoparticle loading. The pitting corrosion and the selective dissolution of Ti nanoparticles happened in corrosion of Ni–Ti coating electrodeposited at the loading of 16 g/L in a 3.5 wt.% NaCl solution.     

莫来石粉末化学镀镍和涂层的高温摩擦学性能

先进行正交试验优化镀液的工艺参数,然后用化学镀对莫来石粉末进行表面包覆并对包覆粉末进行850℃热处理,用等离子喷涂技术在304不锈钢表面分别制备莫来石涂层和包覆粉末涂层。用附带能谱的扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了包覆粉末和涂层的微观结构,用HV-1000维氏显微硬度仪测试了涂层硬度,用HT-1000摩擦实验机测试了800℃时涂层的摩擦磨损性能。结果表明：镀液的优化工艺参数为：硫酸镍20 g/L,次磷酸钠30 g/L,柠檬酸钠20 g/L,氯化铵20 g/L,pH=5.5,水浴温度80℃,施镀时间1 h。在莫来石粉末表面包覆的Ni-P镀层均匀致密,热处理使包覆镀层由非晶态向晶态转变,生成了Ni和Ni3P相。莫来石涂层主要由莫来石相和γ-Al2O3相组成,包覆粉末涂层主要由Ni、AlNi3、Ni3P和莫来石相组成。在包覆粉末涂层中引入Ni-P镀层使涂层的硬度由417.5 HV0.2提高到500.1 HV0.2。包覆粉末涂层的耐磨性优于莫来石涂层,包覆粉末涂层的摩擦系数比莫来石涂层明显减小,包覆粉末涂层的磨损率为13×10^-4 mm³     

电流密度对微/纳结构电铸成型模芯质量的影响

利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics,模拟微/纳结构电铸过程中阴极表面的电场分布,研究不同电流密度下微/纳结构表面的电场分布及电铸层生长前沿情况。仿真结果表明:采用较低的初始电流密度,可有效改善微/纳结构生长前沿铸层厚度的均匀性。选用纳米光阑和纳米柱阵列2种微/纳结构母板进行电铸实验,将初始电流密度从4A/dm2调至1A/dm2,纳米光阑母板成型最大误差60nm降至±20nm之内。通过合理设置初始电流密度、增强阴极表面溶液流动强度等措施,纳米柱阵列模芯特征直径尺寸误差由6.27%下降至2.49%,有效提高电铸模芯的复制质量。     

1060铝基闪镀镍最佳工艺探讨

为了能在化学性质活泼的1060铝基上电镀镍,且能简化镀液成分,在柠檬酸钠体系中加入一种添加剂进行了闪镀.通过对阴极极化曲线(LSV),扫描电镜(SEM)微观形貌,弯折、热震、划痕的研究,考察了镀镍层与1060铝基的结合力,获得了最佳工艺:70.00g/L硫酸镍,90.00g/L柠檬酸钠,5.00g/L H3BO3,10...     

Production of high-precision micro metallic components by electroforming process

In this study, nickel (Ni) micro components with high precision were produced by electroforming using a soft mold produced by soft lithography and photolithography techniques. The effects of current densities on the microstructures and mechanical properties of the fabricated micro components were studied. It is found that a high-precision soft mold was successfully fabricated and micro Ni gears with sharp walls and fine features were produced. A feature size as small as approximately 70?µm, a height of 380?µm, and a pitch diameter of 3?mm were achieved for the gear. The densities of the gears electroformed are found to be within the range of 5.24–2.95?g/cm³ when current densities utilized vary between 50 and 10?mA/cm². A lower current density leads to a finer microstructure and a larger value of microhardness. Meanwhile, by changing the current density from 50 to 10?mA/cm², the grain size decreases from around 50 to 30?nm while the microhardness increases from 220 to 410. In addition, the preferred orientation of the Ni matrix changes from (111) to (200) or (220) with the decreasing current density.     

1060铝材两步化学浸锌工艺

铝材化学性质活泼,欲获得不同性能的镀层,前处理非常重要。选用两步碱性化学浸锌体系对1060铝材进行了前处理,随后镀镍。通过自腐蚀电位-时间曲线,浸锌层扫描电镜(SEM)形貌分析,弯折试验、热震试验等考察了浸锌层与铝基体的附着力,并确定了获得结合力优良的浸锌层的最佳工艺条件:300 g/L NaOH,65 g/LZnO,50 g/L KOCO(CHOH)2COONa,1 g/L FeCl3,2 g/L NaNO3;温度20~30℃,一次浸锌时间60 s,二次浸锌时间30 s,所获浸锌层可满足后续电镀工艺的需要。     

金属表面自组装成膜工艺优选

涂装前的磷化工艺存在很多不足,可采用自组装成膜技术加以替代。为此,对已有金属表面自组装成膜工艺进行了改进,研究了2步法金属表面自组装成膜工艺。通过正交试验,筛选出了最佳工艺条件：自组装成膜处理（I）15mL／L聚环氧琥珀酸（50％）,1g／L烷基酚聚氧乙烯醚（分析纯）,pH=6,处理温度30—35℃,处理时间5min;...     

Ni-P-PTFE化学复合镀工艺的正交优化

采用正交试验方法研究了Ni-P-PTFE化学复合镀工艺,探讨了氨基乙酸、丁二酸、乳酸、表面活性剂对镀层沉积速度和显微硬度的影响.获得了Ni-P-PTFE化学复合镀优化工艺:15 g/L氨基乙酸,15g/L丁二酸,8 mL/L乳酸,复合表面活性剂(全氟辛基磺酰胺碘化物型阳离子表面活性剂+全氟辛基磺酰胺型非离子表面活性荆).