微細(xì)電解加工技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

1、微細(xì)電解加工技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀近些第來，隨甘就空就天、電子.汽布卻備*領(lǐng)威的迅建發(fā)展.轄密鍛如零件應(yīng)用穗來越廣泛零件上各種?？?、微糟、畀唱孔的加工幡度真求也播來播髙2傳撓機(jī)威麗工如鈾、憂削鉆削.由于刀貝勾H件直援接觸.加丁時具有主觀切削力.儻細(xì)苓件場產(chǎn)牛.空開次加I：曲打不可避免.R存飛邊毛啊等缺關(guān).影響莓件的使用性能.加I：桁吐也建汕現(xiàn)證為此需尋求一哋非頂觸乂加丁的方法.采用聲確物聊、化學(xué)、聲學(xué)或者其地恐式的罷星進(jìn)疔加工，陽U1遲到增加威畀丿;際材料的口的實(shí)現(xiàn)較離箱度的三維徽細(xì)零并的拓工.目前.送些非櫻糧加工主婆有克化學(xué)蝕剽、謐細(xì)激光加工、徽細(xì)電加工按術(shù).這些技術(shù)在襯働加工贛域擲到了國山外專竦

2、學(xué)衿的普遢關(guān)注和研究，斤花丼疔業(yè)中御到了廣泛應(yīng)用但在圧些非接他亢加T中，此化學(xué)蝕刻扌左心厲呱嚴(yán)帀“徽狐越比加工應(yīng)木枚門圳電火花加1TJIT電概4：產(chǎn)較用酹.返眶缺點(diǎn)幅制了它們花靈阪牛產(chǎn)中爆叫方面的應(yīng)用”徽細(xì)電解加工(ElectaocheimcalMicroinachmngECMM)是扭在一定絶解液中.工件接電源正扱，匸具接電源釘雖利卅金屬口1核溶解的痕理.邑翦子或離子團(tuán)的彥式去ftl#的霽余材料.將匚件加匸慶甲的一種徹鈿加工技術(shù)圓。微細(xì)電解擁工有金參優(yōu)點(diǎn)；加工箱度妝嘉.魄開是電孵時州(8上金屬的去除是且薦子或離子團(tuán)藩解的方KilLi邛迫上町曲到曲果尺度甚至期來尺度的幡廈*工具和工杵不直接接觸*

3、沒有棗觀畑削丿J.暉璧事仲不容易變議可以電解前材料范囲廣.B材料本身強(qiáng)度*謹(jǐn)度籌力學(xué)件質(zhì)不金直接夠響電加匸的效果高融高強(qiáng)度舍盤材料同樣可以加工*電解的敕率較高”理論上工具陰扱也不會損耗円.由于有以上的優(yōu)點(diǎn).備細(xì)電解加工技術(shù)在全世界微細(xì)加工傾堆有到了常者們丈撾關(guān)注相研和并取得了腹f：小雯的究破利進(jìn)展.徽細(xì)電解加丁技術(shù)的發(fā)展卞薯効若兩牛方向舸逬I牛追求更高的加工精度，力爭能達(dá)到播米級甚至納米圾的情度：另一個是解決M工精度時tt*l*低的網(wǎng)題呻近期的研雌聲集中STB幾初$l.l.I成形電極法微細(xì)電解加工技束成形電極電解加工時電解加工中最常規(guī)的加工方法，荔尿理主要是利用金鳥陽捷稱解的取理.在電解過稈中

4、.陰極不制向陽閔進(jìn)綸.用極與陽植乖時就近的地方電場最強(qiáng),電漏密度最為，所以優(yōu)先反應(yīng).隨著電極的不斷進(jìn)鑰陰摭匚具的形狀將注弦”貝吊r到閉概上實(shí)現(xiàn)工件的成形加工。成形電極慣細(xì)電搟加工中.加工間隙的大小.電解祓的交拱遑度零鄒會影響射工蠟果。田內(nèi)外學(xué)考在対電解加工的研？c過程中腿現(xiàn)，采用尺寸糖細(xì)的戰(zhàn)形電極.井用處沖電麵進(jìn)行輔助加工*采用肚宣較小、耿沖頻率較高的裁數(shù)，可且便電優(yōu)営反應(yīng)衍段反應(yīng)完全，電解液得到充分交換.從面可以再加工中采用更小的加工何臨提商加工精度及農(nóng)面質(zhì)垃。片然并不足說牀寬越小.頻率越高苗度就越商加工邊果就越好.為脈寬過小.頻率過商時.會形響加工效率A*】.日本、韓15、美國等很多田家對

5、成形電極法脈沖微細(xì)電解開展r相關(guān)的研究匸作。此加1：方法精度牧高.但是效率較低.所以解決其效率問題是一個研尤方向。徳國的RolfSclxistei采川lgg的為電極，川脈寬為50ns.占空比為10%的腔Ml脈沖電源進(jìn)行微細(xì)電解加工加工過程中.通過儀濡控制陰陽兩極極間電壓使之保持穩(wěn)定.將極間間隙恒定在lum取得了微米級的加工精度。圖1116V1.1(b中為他們加工岀來的2.5pm*10pm*15nm的銅詒則。(a)(b)圖1.1脈沖微細(xì)電解加工出的微給構(gòu)囚內(nèi)在成形電極脈沖微細(xì)電解加工領(lǐng)域也取時較人進(jìn)展哈爾濱工業(yè)人學(xué)利用門行研制的爭功施做細(xì)加1.機(jī)床.采用軻紇電極采用做細(xì)電解統(tǒng)削“的方式用脈寬為4

6、Un$占定比50%、加工電壓為5.5V的脈沖電源.在lOgfL的NNO)電解液中加匚出了寬約60呻的不銹綱梁叨，南京竝空妙I(lǐng)大人學(xué)研究人員采用頻率為2MHz.脈寃為40ns.加工電壓為38V的電源用立呂為10pm的電極在D2mol/L的HC1溶液中加工出了些條寬度為20pm的7母叫光刻微細(xì)電解加工技術(shù)作為電解加工技術(shù)和光化學(xué)諛刻技術(shù)相結(jié)介的-種微細(xì)咆解加工技術(shù)光刻電解加工技術(shù)具有光刻技術(shù)的分辨率高的優(yōu)點(diǎn).同時艮保持了電解加1工的高效率光刻微細(xì)電解加T技術(shù)加匸精度可達(dá)微米級川尸形狀復(fù)雜的二維徴細(xì)結(jié)構(gòu)的精密微細(xì)加1*山這種電解加工技術(shù)的基本原理如圖1.1先在工件表面勻上一層光刻氐邇過好光顯影的處理

7、.要保留的地力竹絕緣的光刻膠保護(hù)而麗養(yǎng)驚除的地方umit出來：衛(wèi)過也解加工的方式厶除裸筆部分的材料.光刻膠保護(hù)層的存任對以型響加工時的電場分布實(shí)現(xiàn)定域加r-13iw光刻電解加工技術(shù)已應(yīng)用于電子、工藝芙術(shù)等各個行業(yè)旳】電儺液3掩眼4|flttffll.2光刻微細(xì)電解原理電解加工嘰PH極金加常解各向同怦，洌而.單面電解蝕刻岀來的孔具有一定的簾曲研究人員發(fā)現(xiàn).采用應(yīng)由腌膜電解加I:的方法，即匸件的兩閒均勻匕具有完全一佯圖案形狀的光刻膠.經(jīng)疇光顯影后進(jìn)行電解加丄.加L粘度牧好側(cè)壁垂直卩1同時還提鳥加工效率。為然.腮相電解也存任-些刖S。作為淹棋的光刻肢不能循環(huán)使用提髙了成木：反應(yīng)過程中電解液的沖力及電

8、解產(chǎn)生的熱址可能使光刻膠戢落尊珂圖1.3為掩膜電解加工的圖L3掩膜電解的小孔1丄3掩模板微細(xì)電解加工技術(shù)光刻山解屮.覆蓋在陽極上的光刻膠解容易空到電解液沖擊誠者空撫脫穆，且毎加工一個零件就嚶涂I層光刻膠成木較髙為解決這叫問趣，研兀人員通過不I析的研尤，捉出掩模板微細(xì)電辭加工技術(shù)。在這種加工技術(shù)中.掩模板與陽極工件可分開.模板可循環(huán)便用.降低牛產(chǎn)成木：南京航空航夭人學(xué)的李冬林捱出r輔助陽極掩損板電解帕1.,其原理如圖1.4,其與光刻電解的鋰區(qū)別是任I】件陽極和掩4KttZR加上一個犒肋陽極（Pt,i助陽極上的陽案的尺寸場掩楔板上I紅條相-致。迪過加入輔助陽松，改咅電場分布，提為定域蝕除施力捉髙電

9、解加工柿度.掩模板可車復(fù)使用，人人降低了成本用這種方法成功加Tillf孔徑為450Fun的陣列孔1.金鳳板（陰極2.掩槓板3.陽極Pt）4.工件P1W）圖1.4桶助陽極掩楔板電解加工原理輔助陽極掩棋板電解加匸耳肌相電解加匸均是通過絕綠層胖蔽閉極上#加工區(qū)域，實(shí)現(xiàn)定域加T。冇硏尤人員捉出了通過絕緣層屏蔽陰極電場實(shí)現(xiàn)陽極定域加工的方法.南京航空航天大學(xué)劉金國等人提出了活動陰極模板電解加工技術(shù).其加工原理如圖1.5所示.該電解加工技不中，陰極與擂棋板緊密貼合，陰極上j掩模fcixr應(yīng)的位總有相同的鏤空圖系形狀。通過掩檯板屛最電場.賣現(xiàn)定域加匸。通過有限尤分析軟件對掩模電解加匚過程中電流密唆分布、加匚

10、所碼的凹坑形狀進(jìn)行仿真研允得出：電解開始時，電沆密度從孔邊界到孔屮心適浙減小，則鼓開始反應(yīng)的是在孔邊界處，甌看電解加工的繼續(xù)，電涼逐漸集中到孔中心處來旳.若加工的孔的尺寸校大，孔邊緣處和孔中心溶解速度的差值就冇可能使得在冋坑底乳中心處有一個賓起，從而影響繼續(xù)加T的穩(wěn)定憐，通過仿貝及不斷的試険研尤，研宛人員提出J將掩模板Ml的尺寸設(shè)計得比實(shí)際要求的尺寸小一氣這個尺寸町以根帯橫向牖蝕粗A確尊出，從而加匸出側(cè)醴垂直度好，枯度較好的孔。這種方法中掩模板X巫a使川，成木較低。用這種方法成功加工出了孔徑均一性較好.直徑500呻左右的陣列醉孔.152341.絶緣夬貝2QIS3.掩樓板4.RJKS電解戒111

11、.5活動陰極模板電解加工原理凹活動陰極模板徽細(xì)電解加工中.陰扱與模板緊密貼介在一起.所用的材料為覆開板。陰極及掩模板上的孔是通過機(jī)械鉆孔的形式加匸出來。具幾徑人小受姑頭直徑人小的隊制，從而限制了這種電解方法的M工尺度.且由于是機(jī)感加工,幾同國仃E刺，需要后緘的處砂“其他微細(xì)電解加工技術(shù)微細(xì)電解射流加匸的麻理足：匸fl按電潮正極金屬妊按電源負(fù)險將該金屈統(tǒng)放在JL大卞小的玻璃管巾.兩極間加上數(shù)存伏的高壓.貝冇很髙進(jìn)口爪力的電解液進(jìn)入玻璃管中，順看金屬線高速肘向工件，實(shí)現(xiàn)材料去除這種方法在航天航空領(lǐng)域中用的比校務(wù)，原因是其町以加工航空航天中位豈特殊的、精度很高的深度較大的小孔.豉璃菅自.徑的大小毎木決足r其加工尺度，碳璃管形狀容易改變，因此叮以加）工些位stm的形狀夏雜的斜孔甚至芳孔.但加工中,玻瑚竹碰到陽極較為易碎叫