表面微小阵列凹坑微细电解加工技术研究

论文摘要

在摩擦副表面加工出阵列微坑作为改善滑动摩擦的途径已经成为研究热点。在微坑所有加工方法中,电解加工具备加工效率高,成本低,无需二次加工等优点。电解加工是利用阳极在电解液中可以发生阳极溶解的原理,将零件加工成形的一种制造技术。由于电解加工中,阴极和工件是非接触进行加工的,无应力变形,另外材料的减少过程以离子的形式进行,因此这种微溶解去除方式使得电解加工技术在微细制造领域有着很大的发展潜力。研究阵列微坑结构的微细电解加工技术,具有重要的现实意义。本文针对阵列微坑这种特殊结构,采用电解加工技术在平面及圆柱表面加工出阵列微坑,完成了以下工作:1、对工件掩膜(照相电解)加工平面上阵列微坑的工艺进行了研究,研究了不同加工电压条件下加工时间对微坑尺寸的影响。通过电场分析解释微坑中心部位微凸起的形成原因。2、对阴极掩膜加工平面上阵列微坑的工艺进行了研究,搭建了实验平台,建立有限元模型给出了电场不发生干涉,阴极上微孔间距的临界值。3、对掩膜板加工平面上阵列微坑的工艺进行了研究,分析了电解液、电流密度、加工时间及冲液方式对微坑加工效果的影响。建立数学模型,解释了微坑中心部位微凸起形成原因。4、对掩模板加工圆柱表面上阵列微坑的工艺进行研究,研制出加工工艺系统,分析了电解液浓度、电流密度及加工时间对微坑效果的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微小阵列凹坑的应用前景
• 1.2 金属微细加工技术
• 1.2.1 微细切削加工技术
• 1.2.2 微细电火花加工技术
• 1.2.3 激光微细加工技术
• 1.2.4 微细电解加工技术
• 1.2.5 LIGA 和准LIGA 技术
• 1.3 微小阵列凹坑加工技术的研究和发展
• 1.3.1 振动加工
• 1.3.2 激光珩磨加工
• 1.3.3 平顶珩磨
• 1.3.4 松孔镀铬
• 1.3.5 电火花成形加工微坑结构
• 1.3.6 电束流加工微坑结构
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 微细电解加工机理
• 2.1 电解加工原理
• 2.2 电解加工基本理论
• 2.2.1 电极/溶液界面双电层
• 2.2.2 电极电位和电极反应的顺序
• 2.2.3 阳极极化
• 2.2.4 法拉第定律
• 2.3 掩膜电解加工
• 2.4 加工间隙
• 2.5 加工参数对加工结果的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 平面微坑微细电解加工工艺研究
• 3.1 掩膜微细电解技术
• 3.2 工件掩膜
• 3.2.1 工艺实验
• 3.2.2 工件掩膜加工中电场分布有限元分析
• 3.3 阴极掩膜加工
• 3.3.1 工艺系统设计
• 3.3.2 阴极制备
• 3.3.3 工艺研究
• 3.3.4 阴极掩膜加工中电场分布有限元分析
• 3.4 掩膜板电解加工微坑
• 3.4.1 工艺系统设计
• 3.4.2 时间控制系统设计
• 3.4.3 阴极制备
• 3.4.4 夹具设计
• 3.4.5 电解液对微坑加工效果的影响
• 3.4.6 电流密度和时间对加工效果的影响
• 3.4.7 掩模板加工电场理论模型分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 圆柱表面微小凹坑掩模板加工工艺研究
• 4.1 工艺系统设计
• 4.2 微细电解加工机床
• 4.3 阴极制备
• 4.4 加工方式对微坑加工效果影响
• 4.5 工艺参数对微坑效果影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文