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激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究

作　者: 江一
导　师: 汪炜
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 激波钛光刻电解电解液微细结构
分类号: TG662
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
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内容摘要

钛是一种重要的结构金属,具有比强度高、耐蚀性好等特性,广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。随着微机电系统(MEMS)技术的发展,钛微细结构加工成为研究热点。光刻电解加工结合了光刻技术和电解加工两者的优点,可以实现高效、高精度金属微细结构加工。但由于钛的自钝性很强,在电解加工中极易钝化,致使加工难度很大。本文采用了有机电解液进行纯钛微细电解加工,有效解决了钝化问题。此外,为克服电解加工过程中产物难以排出造成的腐蚀不均匀等难题,本文提出了激波辅助电解加工,即利用激波的高压冲击促使电解液剧烈扰动,排出电解产物和热量,提高加工质量和加工效率。本文针对钛电解特性,以有机溶液作为电解液,进行激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究,完成以下内容:1.根据纯钛微细光刻电解加工特点,搭建试验平台;2.进行加工机理研究。分析钛电解钝化机理;探讨激波作用下电解产物排出机理;进行有限元电场分析,为电解参数优化奠定基础;3.研究电极间距以及电参数等对加工质量的影响,并对加工参数进行优化;4.使用3mol/L H2SO4/Methanol有机电解液,进行激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究,在厚100μm纯钛薄板上加工出?100μm~?300μm微细阵列结构,获得较高加工精度和尺寸一致性,材料蚀除速率达到35μm/min。试验结果表明:H2SO4/Methanol有机电解液能有效抑制钝化膜产生,降低加工表面粗糙度;通过激波产生的瞬时压力扰动,能显著改善极间状态,有效提高加工稳定性和表面质量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 钛及钛合金的应用  11-12
  1.2 钛及钛合金微细加工技术  12-15
    1.2.1 微细切削加工技术  12-13
    1.2.2 微细特种加工技术  13-15
  1.3 激波及其应用  15-16
  1.4 本文的主要研究工作  16-18
第二章激波辅助纯钛光刻电解加工机理  18-29
  2.1 光刻加工工艺  18-19
  2.2 电解加工基本原理及工艺基础  19-22
    2.2.1 电解加工及特点  19-20
    2.2.2 法拉第定律  20-21
    2.2.3 阳极极化  21-22
  2.3 光刻电解加工  22-26
    2.3.1 光刻电解加工过程及特点  22-24
    2.3.2 有限元电场分析  24-26
  2.4 激波辅助加工机理  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章试验系统组建  29-40
  3.1 试验系统介绍  29-30
  3.2 光刻单元  30-31
  3.3 电解加工单元  31-34
    3.3.1 加工电源  31-32
    3.3.2 电解液  32-34
  3.4 激波发生器单元  34-39
    3.4.1 激励电源  35-37
    3.4.2 超声换能器  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章工艺试验  40-56
  4.1 光刻工艺  40-44
  4.2 电解工艺  44-53
    4.2.1 基本参数  44-48
      4.2.1.1 电极间距  44-45
      4.2.1.2 电参数  45-46
      4.2.1.3 电解液  46-48
    4.2.2 激波对加工试验的作用  48-53
      4.2.2.1 激波压力特性测试  48-50
      4.2.2.2 加工精度及均一性  50-51
      4.2.2.3 加工效率  51-52
      4.2.2.4 表面质量  52-53
  4.3 本章小结  53-56
第五章研究总结与展望  56-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62

激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究

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