微细电解加工中工具电极的制备及应用
电解加工的理论及应用
详细描述
电极应具备足够的导电性、耐腐蚀性和加工稳定性。电极的设计需根据加工需求，如工件形状、材料 特性、加工精度等，进行优化。此外，电极的形状和尺寸也会影响加工效果，如电流密度分布、加工 区域等。
加工参数的确定与控制
总结词
加工参数的合理选择和控制对电解加工效果至关重要。
快速原型制造
电解加工可用于快速原型制造，缩短产品开发周期，降低开 发成本。
能源领域
核能设备制造
电解加工在核能设备制造中用于加工特殊材料和复杂结构，提高设备的可靠性 和安全性。
太阳能光伏板制造
电解加工在太阳能光伏板制造中用于高效硅片的切割和表面处理，提高光电转 换效率。
03 电解加工的关键技术
电解液的选择与优化
电解加工的未来展望
随着新材料、新工艺、智能制造等领 域的快速发展，电解加工技术将不断 革新，加工范围和加工精度将得到进 一步拓展和提高。
电解加工技术与其他先进制造技术的 结合将为复杂构件的精密制造提供更 多可能性，为高端装备制造和智能制 造提供有力支撑。
未来电解加工技术将更加注重环保、 节能和可持续发展，推动绿色制造和 智能制造的深度融合。
高加工精度
加工范围广
加工效率高
环境友好
由于电解加工是依靠电化学反 应进行加工的，因此加工过程 中没有机械切削力，可以减少 工具磨损和热变形等误差，实 现高精度的加工。
电解加工可以加工各种硬、脆 、软等难加工材料，如不锈钢 、硬质合金、金刚石等。同时 ，通过调整电解液的成分和加 工参数，可以实现对不同材料 的加工。
微细电解加工
利用微细电极和微细电解液，实现微小尺寸和复杂结构的加工，满足微电子、生物医学 等领域的需求。
电解加工的应用
应用实例
❖ 68页表2-2
2.4 型孔及小孔加工
❖ 对于四方、六方、椭圆、半圆、花瓣等形状 的通孔或不通孔，若采用机械切削方法加工 ，往往需要非常复杂的刀具、夹具来进行插 削、拉削或挤压，且加工精度和表面粗糙度 不易保证。
型孔加工的特点
1. 型孔通常是在实心零件上直接加工出来的 2. 常采用端面进给式阴极，在立式机床上进行加工 3. 采用正流式加工（流入方向与进给方向一致，流阻随着加
2.2 模具型面加工
❖ 模具型面电解加工的特点 ❖ 生产率高、加工成本低 ❖ 重复精度好 ❖ 模具寿命长 ❖ 总体精度±0.05-±0.20mm，表面粗糙度在R
a1.6-1.4μm
❖ 精度和棱边锐度不够高，工具阴极设计制造 复杂，劳动量大、设备投资大的弱点
❖ 锻模硬度高、形状复杂，表面质量要求高， 精度要求为中等，批量较大，适合电解加工 的特点
❖ 压缩机叶片材料：钛合金、铁镍合金
❖ 涡轮叶片材料：钴镍超级合金、等轴结晶铸 造合金、定向凝固合金、单晶铸造合金。
❖ 型面结构上出现了特薄型、大扭角、低展弦 比叶片，弯角型、鱼嘴型等特殊型面，带翼 翅的大型钛合金叶片以及大缘板、短弧形榫 头的超小型高精度压缩机叶片。
❖ 这类加工效率高，生产周期短；加工质量好 ；电解液用反流式流动，故流场较均匀、稳 定；但设备、阴极均较复杂，须采用三头或 斜向进给机床、复合双动阴极。国外自动生 产线上已采用此方案，国内开始在新机部分 叶片的试制上应用。
❖ 以10mm型孔为例，工作端环面宽度0.3-0.5mm,出水 截面积>加工间隙截面积。内圆锥面1.5-3.5mm，锥 角70左右，绝缘层厚度0.15-0.2，非工作部位的厚度 为0.3-0.5mm,抛光圈0.2-0.5mm
电解加工(课件)
提高电解加工精度地途径
1.脉冲电流电解加工 1）消除加工间隙内电解液电导率地不均匀化。 2）脉冲电流电解加工使阴极在电化学反应中析出 的氢气是断续的，呈脉冲状。它可以对电解液起搅拌作 用，有利于电解产物的去除，提高电解加工精度。 2.小间隙加工——蚀除速度与加工间隙成反比关系。加 工间隙小，突出部分的去除速度将大大高于低凹处，提 高了整平效果。加工间隙越小，越能提高加工精度。
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PLZ-05 155毫米52倍口径履带自行加榴炮
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1.机械拉削加工 2.整体长阴极固定式加工 3.片状阴极移动式加工 4.圆锥阴极移动式加工
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圆锥移动式阴极
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请多指正 谢谢大家
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炮管混合膛线电解加工
随着兵器技术的发展，对炮管膛线的要求越来越 高，采用混合膛线是提高火炮战斗技术性能、延长使用 寿命的有效措施。因此，国内外对技术性能要求较高的 多种火炮采用了该技术，这种由不等齐缠度与等齐缠度 组成的混合膛线，使炮管膛线的加工工艺变得更为复杂。
电化学加工的分类 按照作用原理分类： 1.阳极溶解——电解加工、电解抛光； 2.阴极沉积——电镀、局部涂镀、复合电镀、 电铸； 3.电化学复合加工工艺——电解磨削、电解电 火花复合加工、电化学阳极机械加工
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2.电解加工过程及其特点 电解加工过程及其特点
电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳 极溶解，将工件加工成形地。最早应用是电解 抛光。加工时，工件接直流电源（10～20V）的 正极，工具接电源的负极。工具向工件缓慢进 给，使两极之间保持较小的间隙（0.1～1mm）， 具有一定压力（0.5～2MPa）的氯化钠电解液 从间隙中流过，这时阳极工件的金属被逐渐电 解腐蚀，电解产物高速（5～50m/s）的电解液 带走。
电化学加工原理及应用总结
电化学加工原理及应用电化学加工（Electrochemical Making），也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。
常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。
电化学加工的原理：电化学加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解来将工件成型的。
如图1 所示，工件接直流电源的正极为阳极，按所需形状制成的工具接直流电源的负极为阴极。
阳极表面铁原子在外电源的作用下放出两个电子，成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中（Fe－2e＝Fe+2）。
溶入电解液中的Fe+2又与OH－离子化合，生成Fe(OH)2沉淀，随着电解液的流动而被带走。
Fe(OH)2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀。
正的H+被吸收到阴极表面，从电源得到电子而析出氢气（2H+＋2e=H2↑）。
电解液从两极间隙（0.1～0.8 mm）中高速（5～60 m/s）流过。
当工具阴极向工件进给并保持一定间隙时即产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按对应于工具阴极型面的形状不断地被溶解到电解液中，随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。
电化学加工的应用：电化学加工应用主要有电解加工、电化学抛光、电镀、电铸、电解磨削等方面。
具体应用于发动机叶片加工、火炮膛线加工、加工锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮以及零件去毛刺、难导电硬脆材料加工等。
航空发动机叶片加工----相对于叶片的几何结构及采用的材料, 电解加工能充分发挥其技术特长。
尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高而有更多的叶片采用精密成形, 使电解加工叶片的数量有一些减少, 但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用, 以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现, 对电解加工又提出了新的、更高的要求, 电解加工依然是优选工艺方法之一。
19--微细电解加工实验研究_朱保国
第35卷 增刊Ⅰ2007年 3月 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版)J.Huazho ng U niv.of Sci.&T ech.(Na tur e Science Edition )Vo l.35Sup.Ⅰ M ar. 2007收稿日期:2006-12-12.作者简介:朱保国(1975-),男,博士研究生;哈尔滨,哈尔滨工业大学机电工程学院(150001).E -mail :zhubao guo @基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50635040).微细电解加工实验研究朱保国 王振龙 孙立忠(哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对微细电解加工中脉冲电源技术,电解液成分配比,以及加工间隙检测、控制等问题开展了微细电解加工技术的试验研究工作.首先讨论了微细电解加工的工艺特点和主要技术步骤,然后利用高频窄脉冲电源进行了加工实验.通过实验现象和实验结果的研究分析,提出了改进加工实验的方案,通过实验证明了本方案和技术路线的可行性,并获得了很好的微结构加工试验结果.通过微细电解加工实验的研究,为微细电解加工的生产应用提供了依据,显示出微细电解加工方法在金属零件微制造方面有着广阔的应用前景.关 键 词:微细电解加工;高频窄脉冲电源;微细结构中图分类号:TG 661 文献标识码:A 文章编号:1671-4512(2007)S1-0085-04Experimental investigation of electrochemical micromachiningZhu Baoguo Wang Zhenlong S un Lizhong(Scho ol o f M echa nical and Electrical Engineering ,Har bin Instituteo f T echno log y ,H arbin 150001,China )A bstract :Aimed at the checking and co ntrolling of the machining g ap ,the co mpo sition and distribu -tion o f the electro lyte ,and the pulses pow er supply in electrochemical micro machining (EMM ),the e xperimental investig ation o f EM M w as carried out.The characteristic and the main process of thistechnolo gy w ere discussed firstly.Then so me technolo gy e xperiments w ere researched using high fre -quency short pulses pow er supply.The refo rmative project of e xperiment w as put fo rw ard after the phenom enon and results of the experim ents w ere analyzed.The feasibility of the pro ject and technique route w as testified cor rectly by further experim ents ,and micro structure w as realized.The basis is pro vided fo r the practice applicatio n of EMM after the research of EMM experiments ,and the applica -tion fo reg round of EM M is show n in the micro m anufacture o f metal parts.Key words :electrochemical micromachining (EM M );hig h frequency short pulses pow er supply ;m i -cro structure 近几年来,越来越多工业产品向着微型化的方向发展,微细加工技术的作用也越来越重要.由于传统的加工技术存在刀具磨损,刀具硬度欠佳问题,工件加工区域存在热影响层,甚至很难加工复杂形状的微结构,特种加工因其功能特性而得到迅速发展,且应用越来越广泛[1].在特种加工中,绝大多数加工存在热影响层,会导致加工表面产生热变形,而电火花加工和激光加工却不会出现这种情况.由于具有较高的去除率、高精度、高效率、能加工难加工金属材料等优点,电解加工已成为一种非常有发展潜力的微细加工方法[2].微细电解加工是指在微细加工范围内,应用电解加工得到高精度、微小尺寸零件的加工方法.微细电解加工可以用于航空航天、汽车、国防、电子工业和生物医学等领域.利用微细电解加工技术,韩国制造出了直径为数μm 、高表面质量的轴[3];2000年,德国学者采用ns级超短脉宽脉冲电流技术,使得电化学溶解定域性突变性提高,从而实现了10μm级尺度的金属三维复杂型腔的微细加工,经过进一步研究,取得了新的进展,已经加工出100nm宽的沟槽[4].在微细制造范围内,越来越迫切地需要微细电解加工具有较高的溶解速度,虽然有些研究机构和学者已经开始了这方面的研究[5,6],但是仍需要更深入地研究.而且要研究微细电解加工,通过优化加工参数来提高材料去除能力,提高表面质量和加工精度.为满足这些需求,需要研制微细工具电极能实现精确运动的实验装置,并以此来研究各个加工参数对材料去除和精度的影响,推动电解加工制造技术的发展,对电解加工的技术应用有着重要的促进作用.1 微细电解加工的工艺特点影响微细电解加工的影响因素有很多,这里只讨论加工电源、电解液配比和加工间隙等参数对电解加工的影响较大的几个参数.1.1 高频窄脉冲电源加工电压是电解加工过程中可调的参数之一,是使电解加工得以进行的原动势能,它克服双电层的反电势和溶液欧姆压降而建立起必要的极间电流场,从而确保达到所选用的电流密度.微细电解加工过程中,在确保满足所要求的电流密度时,加工电压尽量取下限.脉冲电源是伴随着半导体功率开关器件发展而发展的,微细加工所使用的电源向着高频窄脉宽的微能电源方向发展.高频、窄脉宽脉冲电源在电解加工过程中会使加工间隙中出现特殊的物理、化学特性,其电流能导致集中蚀除能力的加强和散蚀能力的减弱,这就使得电解加工在尺寸精度、形状精度、表面质量、加工效率、加工过程稳定性方面有很大的提高.脉冲宽度小时加工误差小,即加工精度高,随脉冲宽度增大,误差迅速增大,加工精度下降.当脉冲宽度小时,压力波在通电期间充分发挥了其改善流场的搅拌作用,这种波动效应能显著提高表面的活化程度,扩大活化溶解范围与钝化溶解范围,使阳极产生从钝化状态向超钝化状态转化的电流密度比直流条件下高得多,从而可以减小电导率不均匀分布和提高加工成形精度和重复精度,采用较窄的脉冲宽度与较大的脉冲间隔能加强脉冲条件对阳极过程优化作用.当脉冲宽度增加时,通电时间增长,压力波振荡幅值逐渐减小,搅拌作用减弱,则加工精度降低.通过合理调整脉冲宽度和脉冲间隔,在很短的脉冲加工时间内反应产物就很少,使极间电解液在脉冲间歇时间内极易得到更新和恢复,从而加工精度和加工更小尺寸工件的能力有很大的提高.1.2 低浓度非线性钝化电解液通常在选择电解液时应考虑两个条件:一是阳极活化电位和稳定电位之间差异应尽可能大.在两电位间的区域内,电极处于钝化状态,有放氧反应,金属不发生溶解.二是钝化膜破坏后,金属开始溶解,此时金属开始离子化反应的超电压应很小,而放氧反应超电压应剧烈增大,以保证在阳极活化电位大于稳定电位时电流效率随电流密度急剧上升.另外,电解液成分的不同也会对电解加工的精度产生影响,电解液常分为活性电解液和钝化性电解液.微细电解加工中,常采用钝化性电解液,以利于阳极表面生成可溶性覆盖膜而产生不完全钝化,所以可获得均匀、光滑的表面.浓度也是电解液的一个重要特性,通过降低电解液的浓度,工具阴极和工件阳极之间的间隙可小至数μm.本文采用N aClO3进行实验.这是因为Na-ClO3电流效率最低,散蚀能力弱,在反应过程中杂散腐蚀较轻,所以其复制精度较高.1.3 加工间隙加工间隙是直接影响加工精度的核心工艺参数,间隙大小对工件材料的去除有着非常大的影响.间隙值愈小,反馈作用愈强,成形精度就高,微细加工的效果就越好.当加工间隙增大到一定值时,其对提高加工精度的反馈作用虽然下降,但间隙适当增大可使流动条件得到改善,其作用也具有压力波搅拌作用的效果而使加工精度提高.综合比较,小间隙加工对于提高加工精度的作用更为显著,因为在此条件下不仅加工精度高,而且加工效率也高,且表面粗糙度低.因此,推荐在小间隙条件下进行脉冲电流电解加工.在微细电解加工中,加工间隙应控制在50μm以下.目前,通过降低加工电压和电解液浓度,已成功地将加工间隙控制在10μm以下.综上所述,由于脉冲电流的正负阶跃产生了加工间隙中的压力波,而压力波的搅拌作用有利于改善流场,便于进行小间隙加工,而小间隙加工提高了电解加工的整平能力.同时压力波的搅拌作用促使加工间隙中电解液的电导率分布趋于均匀,这就使成形精度显著提高.而且脉冲电解加工对参数的稳定性的要求也可适当降低,它可保证获得较高的重复加工精度.采用超短脉宽脉冲电流,可以显著提高加工的定域性,有利于微细加86 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第35卷工.将低电压超短(ns )脉冲电流、低浓度电解液及加工间隙的实时检测和调整等技术结合,可以实现μm 级精度的加工.2 微细电解加工的实验装置的研制由于所要加工的微细结构比较复杂,若要得到较好的加工效果,必须保证电极相对加工实体尺寸足够小.因此,必须有同时具备微细电极制备与适合微细加工的数控机床才能较好地完成该实验.实验设备由本研究所自主研制而成,系统结构简图见图1,整个装置的基座部分由花岗岩制成.x ,y ,z 精密伺服机构构成了实现三维运动的基本部件,每个方向运动部件由直流伺服电机驱动,其行程范围为102mm ×102mm ×102mm.精密回转主轴直接安装在z 轴运动部件上,由z 轴运动部件带动回转主轴作上下进给运动.x ,y 轴运动部件带着旋转主轴分别作左右、前后运动,以实现旋转主轴的x 向和y 向进给运动.电极安装在回转主轴头上,其中精密回转主轴由直流电机驱动,转速从1000～25000r /min 连续可调.该装置利用CCD 进行观测,能够实现在线制作微细电极,高频脉冲电源用于产生微细电解加工用的微能脉冲.计算机用于对机床进行全面控制,并对加工过程进行监控,确保电解加工的顺利进行.图1 微细电解加工系统结构简图3 微细电解加工的实验研究采用脉冲电源进行电解加工可明显提高电解加工精度和工件表面质量,因此在生产中的应用范围日益扩大.脉冲电解加工的电流效率高于一般直流加工,较窄的脉冲宽度与较高的脉冲频率加强了脉冲条件对阳极过程的优化作用.由于电流密度是影响加工效率的主要因素之一,因此需要通过检测电流来控制加工过程.电解液成分是影响加工电极形状和表面质量的主要因素.采用钝化电解液进行加工可以在工件表面形成氧化膜,提高工件的表面质量.使加工出的工件表面具有较低的粗糙度和良好的光洁度.3.1 初步的实验研究在微细孔、微型腔结构的电解加工中,用微细轴作为工具电极可以避免复杂电极的设计和制作,减小加工成本.在此选择用电解加工方法,在图1所示的加工装置上进行微细电极的加工.微细电极制作后进行微细电解加工实验研究,首先进行加工参数设置和电极定位.调整好加工间隙后开始加工,工具电极向工件进给,同时进行加工电流的采样,通过采样得到的电流值判断此时的加工状态,如果加工系统电流短路,则工具电极回退一定距离,调整好加工间隙后从新进给加工;如果没短路,工具电极继续以正常加工的速度进给.然后再判断是否有结束的指令,如果有则加工结束,没有则继续进行加工,重复以上的流程直到加工结束.这样实现的加工过程控制,有利于提高加工速度和加工精度.微细电解加工中,随着阴极的伺服进给,阴、阳两极产生电化学反应,阳极材料不断溶解而实现加工的目的.如果产生的气体没有及时排出间隙,气泡将在间隙内形成绝缘桥,焦耳热效应将使得绝缘桥延长.同时,大量不溶性电解产物迅速产生,容易使电解液通道堵塞,造成电解液供应不足,或者电解液分布不匀,导致加工稳定性下降.为此,可以选用较低的浓度,但浓度太低,会使电导率降低,影响生产率.通过控制极间间隙的电场来提高加工精度主要是依赖于改变电极的边缘条件,比如改变加工电压、电极的绝缘处理等,这些措施都是与尽可能地缩小加工间隙密切相关的.还有一种方法是通过电极的自转,可以加速电极边缘的电解液与远处电解液的流通.由于电化学微细孔加工无再铸层、无电极损耗、多孔加工时效率高等优点而广为采用.这里以加工微细孔入手,探索微细电解加工的工艺规律.在加工微细孔时,电解液通常采用中性溶液,由于是微细加工,因此多选择钝化电解液,如碳酸钠.在微孔电解加工中,一般多采用较低的电压加工,工作电压的选择取决于工件材料和所用的电解液.图2(a )所示的微细孔使用的电源加工参数是工作电压为8V ,频率为100kH z ,脉冲宽度5μs ;图2(b )所示的微细孔使用的电源加工参数是工作电压为3.5V ,频率为1MH z ,脉冲宽度500ns.两个微细孔均是在浓度为20g /L 的氯酸钠溶液中加工的,通过扫描电镜照片对比,图2(b )所示的微细孔明显比图2(b )所示的微细孔的圆度要好,表面情况也好,这说明加工用的电源参数对加工效果影响很大.87 增刊Ⅰ 朱保国等:微细电解加工实验研究 图2 电解加工方法加工出的微细孔3.2 电解加工微细结构用简单电极进行电解加工可以避免复杂电极的设计和制作,减小加工成本.利用铣削的方法,电解加工系统执行数控程序,使简单电极按照设定的形状轨迹运动,从而加工出微细结构.电解加工复杂微结构时,如果微结构高度或深度较大,一次铣削存在困难,特别是微三维结构不能一次铣削完成,需要采用分层铣削的方式逐层加工,最终实现复杂的微结构.要实现分层铣削,就要利用CAD/CAM技术对微结构进行处理.进行电解铣削加工参数的设置时,应注意电解铣削的基本原则,如分层厚度的设定要小于电解加工的深度;对于三维曲面的加工要注意根据曲面与z轴倾斜角度的不同而选择不同的分层厚度;刀具轨迹要根据加工工件的具体情况设定.图3是采用工作电压为3.5V,频率为1M H z,脉冲宽度500ns,在浓度为20g/L的氯酸钠溶液中加工的微细结构,由于加工深度大,可以看出由于电解加工特点所产生的圆角.由于加工参数选择的合理,微细结构的轮廓比较清晰,杂散腐蚀的作用非常微弱,很难看出来,且加工间隙较小.图3 电解加工方法加工出的微细结构参考文献[1]朱 荻.特种加工技术的应用与发展[J].航空精密制造技术,1995,31(4):18-21.[2]Bhat tachary ya B,M itra S,Bo ro A K.Electrochemi-cal machining:new po ssibilities fo r micro machining[J].Robo tics and Compute r Integ ra ted M anufactur-ing,2002,18:283-289.[3]Se Hy un A hna,Shi Hy oung Ry ua,D eo k K i Choi,etal.Elect ro-chemical micro drilling using ultra shor tpulse s[J].P recisio n Engineering,2004,28:129-134.[4]K ock M,K irchner V,Schuster R.Electro chemicalmicr omachining with ultrashor t voltage pulses—aver sa tile method w ith litho g raphical 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[6]D atta M,H ar ris D.Elec trochemical micro machiningan environmentally f riendly,high speed pr ocessingtechno log y[J].Electro chimica A cta,1997,42: 3007-3013.88 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第35卷。
微电解原理
微电解原理
微电解是一种利用微小电流进行电解的技术，通常用于微小尺寸的电子器件中。
微电解技术可以实现微小尺寸器件的精密加工和表面处理，具有高精度、高效率和低能耗的特点，因此在微纳加工领域得到了广泛的应用。
微电解的原理是利用电解液中的离子在电场作用下向阳极或阴极迁移，从而在
电极表面发生化学反应，实现材料的加工或表面处理。
在微电解过程中，电解液中的离子受到外加电场的作用，向电极表面迁移，与电极发生反应，从而在电极表面形成新的物质或改变表面形貌。
微电解的关键是控制电解液中的离子迁移方向和速度，以实现精密加工和表面
处理。
通常采用微小电流和微小电压进行微电解加工，通过精密的电极设计和电解液配方，可以实现对微小器件的精密加工和表面处理，如微孔加工、微凹槽加工、微纳米级表面处理等。
微电解技术在微纳加工领域具有广泛的应用，可以用于制备微小尺寸的传感器、微流控芯片、微机械器件等。
通过微电解技术，可以实现对微小器件的精密加工和表面处理，提高器件的性能和可靠性，推动微纳加工技术的发展。
总的来说，微电解是一种利用微小电流进行电解的技术，通过控制电解液中的
离子迁移来实现精密加工和表面处理。
微电解技术在微纳加工领域具有广泛的应用前景，可以为微小器件的制备和加工提供新的解决方案，推动微纳加工技术的发展。
UV-UGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极
Ａ ｓ ａ ｔ Ｔ ｅｃｍｂｎ ｔ ｎｏ Ｖ－ Ｉ ｂ ｔ ｃ ： ｈ ｏ ｉ ｉ ｆ ｒ ａｏ ｕ Ｌ ＧＡ （ ｌａ ｉｌ ｔ ｇａ ｈｅｇ ｌａ ｏｏｍｕ ｇａ ｄａｆｒ ｎ ） ｕｔ ｖｏｅ ｌｈ ｒ ｉ ａ ｎ ｆｒ ｎ ｎ ｂｏｍｕ ｇ ｒ ｔｉｏ ｐ ｖ
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中 图分 类号 ： Ｇ ６ Ｔ ６１ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：１０ ０ ０ （０ ０ Ｏ －１６０ ０ １— ５ ５ ２ １ ） ｌ０ ０ －５
Ｆａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｒ ・ ｂｒｃ ｔｏ ｆ ｍ ｃ ｏ ＥＣＭ ｌ ｃ ｒ ｄｅ ａ ｒ ｙ ｂｙ ｃ ｍ ｂｉ ｉ ｇ ＵＶ － ＧＡ ｅｅ ｔｏ ｒ ａ ｏ ｎｎ ＬＩ
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微电极的制作
离子选择性微电极的应用摘要 离子选择电极是一种电化学传感体,它的电势与溶液中给定离子活度的对数成线性关系.离子选择性电极包含由特殊电活性物质组成的敏感膜,这种膜对溶液中某种离子的活度具有选择性响应,从而产生一定的平衡电势.该电势与参比电极的电势差可被测量出来,以计算特定离子的活度.本文论述了离子选择性微电极的制作,工作原理和性能参数.本文还综述了目前应用较广泛的溶解氧微电极的制作以及其工作原理.关键词 离子选择性微电极 敏感膜 电势差 离子活度 溶解氧微电极前言离子选择性电极是分析溶液中离子活度紧张状态的一种新的分析工具,是过去三十多年来发展最迅速的分析技术之一.与其他方法相比,离子选择性电极法具有操作方便,分析速度快.测量范围广,灵敏度高,非破坏性等许多独特的优点.下面介绍离子选择性微电极的基本原理、电极性能参数、制作方法等. 离子选择性电极发展的一个重要方向就是微型化。
七十年代初研制出了第一支直径小于1µm 的液膜微电极[郑筱祥,马忠明,戴欣等.离子选择性微电极技术的研究与应用]. 以后作为一种新型的离子活度测定的技术,离子选择性微电极技术得到了迅速的发展,在环境工程方面也得到应用并逐渐走向成熟. 目前，常用的离子选择性微电极有--+23,,,NO NO H pH 等. 1.离子选择性微电极的制作离子选择性玻璃微电极的研制过程分为2部分，第一部分是玻璃微电极的拉制、硅烷化和灌充,第二部分是离子选择性玻璃微电极的性能测试[薛琳 赵东杰 侯佩臣.自参考离子选择性电极技术应用中的微电极制备及测试]1.1微电极的拉制：微电极采用“2次拉制”的方式，第1次拉制时，先将玻璃细管软化，拉长一段距离，使玻璃管变细。
随后再对玻璃管加热做第2次拉制，使玻璃管拉制成2部分。
在实际拉制过程中，由于受到环境温度、湿度等影响，加热指数需要根据实际情况调整才能得到合适形状的微电极。
1.2微电极的硅烷化：玻璃具有亲水性，而LIX 是一种疏水亲脂有机物，如果不对玻璃进行预处理，则LIX 灌充到玻璃微电极尖端后将逐渐被水相物质所代替，缩短使用寿命。
UV-LIGA制作微细群电极工艺研究
UV-LIGA制作微细群电极工艺研究胡洋洋1朱荻1曾永彬1明平美21. 南京航空航天大学南京2100162. 河南理工大学焦作454000摘要：微细电火花加工和微细电解加工是当前微细加工领域的研究热点，利用微细群电极进行加工可以显著提高加工效率。
本文研究了UV-LIGA制作微工具电极技术。
以金属为基底，采用UV-LIGA工艺来制作微细群电极，改进了前烘、后烘、显影等工艺参数，分别在铜和不锈钢基底上通过注射式倒胶的方法制作出厚度达1mm的SU-8胶结构,最大深宽比达10：1，并通过微细电铸，获得了铜微细电极。
关键词：金属基底UV-LIGA SU-8胶高深宽比微细群电极中图分类号：TN305.70 前言微细电火花加工(Micro-EDM)和微细电解加工(Micro-ECM)是当前微细加工领域的研究热点，其中，微细工具电极的制作是非常重要的。
目前，微细电极的制作方法主要有：电化学腐蚀法、线电极电火花磨削(WEDG)、电火花反拷（REDM）等[1-3]，但上述方法往往只能获得单个或数个微细电极，微细电火花或微细电解加工的加工效率不高。
为了提高加工效率，可以采用微细群电极来进行微细电火花或微细电解加工。
以前，都是利用昂贵的LIGA (lithographie, galvanoformung und abformung)技术来制作微细群电极，虽然采用LIGA技术可以获得厚度达1～2mm、深宽比高达100以上且侧壁陡直的微结构[4-5]，但是由于LIGA技术需要昂贵的同步辐射光源，从而限制了它的应用范围。
自从EPON SU-8光刻胶出现后，立即在MEMS领域引起了广泛的关注，而以SU-8胶为材料的UV-LIGA技术逐渐成为微细、高深宽比加工的首选加工手段。
但是关于高深宽比SU-8胶的报道大多局限于以硅为基底[6-7]，金属基底的SU-8胶工艺鲜有报道，而基底材料直接采用金属材料如铜、不锈钢等，在制作微细群电极时，对后续的加工环节非常有利，不但减少加工成本，简化工艺环节，增强工艺柔性，而且金属微电极与导电基片实现整合，为微细电火花或微细电解加工带来极大方便。