定域性电化学增材制造三维微螺旋构件工艺

针对电化学增材制造已有较多探究，但研究内容多为工艺参数对柱体成形质量的影响，工艺参数对微螺旋构件的影响尚缺乏系统研究。通过单因素试验法研究极间电压、脉冲占空比和初始极间隙对微螺旋结构直径、体沉积速率和表面形貌的影响，采用数字显微镜及扫描电镜对微螺旋构件进行检测，得出极间电压为4.0～4.4 V时，可以制备出直径均匀、形状规整的微螺旋结构，微螺旋结构体沉积速率由210μm³/s增长至5 728μm³/s；而电压增至4.6 V时，微螺旋结构出现大量瘤状沉积。当初始极间隙从5μm增加到20μm时，微螺旋结构平均直径由128μm增长至163μm。极间电压为4.2 V、初始极间隙为10～20μm时，随着初始极间隙的增大，微螺旋结构底部明显变粗，直径波动较大。研究结果表明，采用三轴联动控制阳极运动轨迹，定域电化学增材制造三维微螺旋构件，是三维金属微结构一种可行的技术方法。试验优化参数为极间电压4.2 V、脉冲占空比60%和初始极间隙5μm时，得到微观形貌质量较好、直径均匀的微螺旋构件(圈数为2圈、螺距为400μm)。     

脉冲电压幅值与电解液流动状态对无掩模定域性电沉积微镍柱的影响

为探究脉冲电压幅值与电解液流动状态对无掩模定域性电沉积微镍柱的影响,采用体视显微镜和扫描电子显微镜SEM对电沉积的微镍柱进行观察、检测,并计算了平均沉积直径和速率。在实验的基础上通过控制变量法研究了脉冲电压幅值与电解液流动状态对沉积微镍柱平均直径、平均沉积速率和表面形貌的影响。研究表明,当脉冲电压幅值在3.8~4.4 V时,电压幅值越大,微镍柱沉积速率越大,表面形貌越粗糙;平均沉积直径和速率会随电解液流动状态变化而发生改变,当流量在0.025~0.25 mm³/s时,沉积速率随电解液流量的增加而加快;电压由3.8 V增至4.4 V时,液滴、微液滴和微射流状态下微镍柱沉积直径增大,冲击射流状态下微镍柱直径则先增大后减小且微镍柱顶部呈明显的尖锥状并在镍柱周边存在"毛刺";微镍柱的表面形貌随电解液流动状态的不同而不同,大流量喷射(0.25 mm³/s)条件下,微镍柱表面更平整、致密。