微秒级脉冲电流电化学抛光的工艺规律研究
微电子器件表面抛光技术的最新进展
微电子器件表面抛光技术的最新进展一、微电子器件表面抛光技术概述微电子器件表面抛光技术是半导体制造过程中的关键步骤之一，它直接影响到器件的性能和可靠性。
随着电子设备向更小尺寸、更高集成度发展，对微电子器件表面的平整度和光滑度要求越来越高。
微电子器件表面抛光技术的发展，不仅能够提升器件的性能，还将对整个微电子行业产生深远的影响。
1.1 微电子器件表面抛光技术的核心特性微电子器件表面抛光技术的核心特性主要包括以下几个方面：高平整度、高光滑度、高精度和高效率。
高平整度是指抛光后的表面几乎无凹凸不平，达到纳米级或亚纳米级的平整度。
高光滑度是指表面具有极低的粗糙度，以减少电子迁移和提高器件的稳定性。
高精度是指抛光过程能够精确控制，以适应不同材料和器件结构的需求。
高效率则是指抛光技术能够在保证质量的同时，提高生产效率，降低成本。
1.2 微电子器件表面抛光技术的应用场景微电子器件表面抛光技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 集成电路制造：在集成电路的制造过程中，表面抛光技术用于确保晶圆表面的平整度，为后续的光刻、蚀刻等工艺提供基础。
- 微机电系统(MEMS)：MEMS器件通常具有复杂的三维结构，表面抛光技术能够确保器件的表面质量，提高其性能和可靠性。
- 半导体存储器件：在半导体存储器件的制造中，表面抛光技术对于提高存储单元的密度和读写速度至关重要。
二、微电子器件表面抛光技术的发展历程微电子器件表面抛光技术的发展历程是半导体制造技术不断进步的缩影，需要材料科学家、设备制造商、工艺工程师等多方的共同努力。
2.1 微电子器件表面抛光技术的历史微电子器件表面抛光技术从最初的机械抛光发展到今天的化学机械抛光(CMP)，经历了多个阶段。
早期的机械抛光主要依靠物理磨削，但随着器件尺寸的减小，这种方法逐渐不能满足精度要求。
化学机械抛光技术的出现，结合了化学和机械两种作用，能够在保持高效率的同时，实现更高的抛光质量。
电化学抛光
２ ． ２铝合 金 电化学 抛光 工 艺 铝 和铝 合金 性能 优 良、 应用广 泛 ， 为提 高其综 合 性能 ， 须进 行抛 光 处理 。在 各种 抛光 方法 中 ， 电化 学抛光 效 果最 佳 。国 内 目 前运 用 最多 的 电化学 抛光 法为 磷酸 、硫酸 和铬 酸法 。由 于其 溶液 毒性 重 、生 产成 本高 ， 欧美等 发达 国家 已基本 采 用无 铬法 替代 。 近年 来 。 国内有 少数 企业 也研 制 了类 似 工艺 ，但 该法 所 用溶 液 主
广
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２ ０ １ ７年 第 １ ０期
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第４ ４卷总第 ３ ４ ８ 期
电化学抛光
黄 文 广 ，李 剑 英 ２
（ １ ．广 东 省矿 产应用 研 究所 ２ ．国土 资源 部放 射性 与稀 有稀 散矿 产综 合利 用 重点 实验 室 ，广 东 韶 关 ５ １ ２ ０ ２ ６ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｏｌ ｉ ｓ ｈｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏｆ ｍｅ ｔ ａｌ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏｄ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｌ ｙ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ＤＣ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｔ ｏ ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｐ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ ：ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｏｌ ｉ ｓ ｈ￣ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｐｌ ａ ｔ ｅ： ａ ｄ ｈｅ ｓ ｉ ｖ ｅ ｉｌ ｆ ｍ： ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｉｌ ｆ ｍ
电化学抛光的基本原理与特点、抛光方式以及影响因素
电化学抛光一电化学抛光的基本原理和特点1、基本原理如图7-6：零件接直流电源的阳极，耐腐蚀材料（不锈钢或铝材）作为工具接负极，将零件、工具放入电解液槽中，形成电路产生电流，阳极失去电子产生溶解现象，表面被不断蚀除，随着溶解的进行，在阳极表面会生成黏度高、电阻大的氧化物薄膜，凸出处较薄，电阻较小，电流密度比凹处大，这样突出处先被溶解，从而降表面低粗糙度，达到抛光的目的。
2、特点①电化学抛光量很小，抛光后的尺寸精度和形状精度可控制在0.01mm以内。
②电化学抛光效率高，抛光速度不受材料的软硬而影响。
③工艺简单，操作容易，设备简单，投资小。
④电化学抛光不能消除原表面的“粗波纹”，对工件表面的基体粗糙度有要求，一般应为Ra1.6以下才好。
二影响电化学抛光质量的因素决定（电镀手册）1、电解液电解液的配方和比例要根据加工零件和选用的阴极材料来2、电流密度电化学抛光都是在较高的电流密度下进行的，过高时，阳极析出的氧气过多，使电解液近似沸腾，又会影响抛光质量。
3、电解液的温度一般情况下，温度低，溶解速度低，生产效率就低，此外对电解液应进行搅拌，促使流动，及时排除电解产物，减少温度梯度。
4、抛光时间抛光的时间不能太长，一般都有一个最佳抛光时间。
5、工件的金相组织状态愈均匀、致密抛光效果就愈好。
非金属成分多抛光效果差。
象铸铁就不宜进行电化学抛光。
6、抛光表面的原始粗糙度一般情况下，原始粗糙度要求在2.5-0.8时，采用电化学抛光才能有较好的效果。
三抛光的方式1、整体电化学抛光法（图7－7）直流电源0－50V，电流密度为80－100A/dm2，上下伺服控制，左右前后拖板调节，间隙5－10mm，液面高出15－20阴极采用不锈钢、铅或石墨，不断搅拌电解液，保持工作温度。
2、逐步电化学抛光法（图7-8为DMP-10型电化学修研抛光机）脉冲直流电源0－24V无级调节，最大输出电流10A，脉冲波为矩形，160W的电动抛光器，抛光轮的转速为8000－20000 r/min无级调速，快速擦除电化学生产的氧化膜。
电化学砂带光整工艺在曲轴抛光加工中的应用
431 电化学砂带光整加工的基本思想在机械加工中旨在提高零件表面质量为目的各种加工方法、加工技术，称为表面光整加工技术，简称光整加工技术。
电化学砂带光整加工是以电化学阳极溶解原理为基础，去除规律遵循法拉第电解定律，再配合砂带的机械磨削作用，两者结合达到对金属工件光整加工的目的。
在电化学砂带光整加工工艺中，影响最终加工结果的工艺参数很多，各种加工参数的优选则是达到良好加工结果的重要途径。
而在电化学砂带光整加工过程中，工艺参数对加工结果的影响并不是独立的，彼此之间也相互关联，因此，单因素实验不能完全准确地反映各个因素对加工结果的影响，必须将影响电化学砂带光整加工的各种因素，包括电解液成分、浓度及温度、电流密度、加工间隙、零件原始表面粗糙度、加工时间、砂带型号、砂带速度、砂带和工件接触压力等，进行整合试验，找到一种生产中切实可行的电化学砂带光整加工工艺。
2 电化学砂带光整加工主要设备选择2.1 机床的选择在曲轴电化学砂带光整加工中，机床主要起到如下作用：提供不同的回转速度；保证工件在光整加工中处于稳定的工作状态；便于操作。
基于以上要求，我们选择了由大连机床集团有限公司生产的CDL6136高速卧式车床，可提供12级主轴转速，分别为32、62、140、160、230、270、320、450、720、1000、1400、2000（rpm）。
2.2 电源的选择在光整加工系统中，除了机床设备外，电源也是一个关键设备，它的规格决定了电化学光整加工的效果和加工效率。
所以根据曲轴的尺寸和预期的加工效率选用了SMD-300D型数控脉冲电镀电源，其具体参数为：输出波形为方波，输出频率5～5000Hz，占空比为0%～100%，最大输出峰值电流300A，平均电流100A，输入电压220V。
2.3 砂带装置的选择在电化学光整加工系统中，砂带本身的特点和工作方式与曲轴的光整加工质量存在直接的联系。
砂带不仅在磨削过程中要对曲轴施加合适的压力，还要保证砂带在金属表面均匀地移动，只有这样才能获得理想的加工表面。
不锈钢管外表面电化学抛光工艺的实验研究
（） 抛 光前 ａ （ ｊ 光 后 ｂ 抛
图 １ 抛光 袁 面轮 廓
采用 ２０ ／ ０ ｇ Ｌ的硝 酸钠 溶 １， 散 腐 蚀和 流纹 艘 杂 加 ， 去除量增加， 存在抛光 区局向不 均匀 问题。 仍 在室温下 ． 择合适 的工 艺参数， 选 可获得 光亮表 面． 但不如 ２ Ｌ硝酸 钠溶 液 在稍高 温度 下 的抛光 效 ０ 果， 表面粗 糙度 的一个 实测值 是 Ｒ ０ ０ ３ 工具 电 ａ ．８
２
２．。
．质 １量 撕 表分 面斩 黜
选择 合适的工艺参数可 以使整个 管件表面都被 抛光过的表面往往 存在很 多缺陷， 这些缺 陷的
茸— Ｌ —— —Ｊ —ｘ
（） 同 心 圆拄 电授 体 系 示 意 囝 ａ
抛亮。表 面微观几何 形貌为无 方向性 的泼 浪形， 但 焊缝附近局部 留有原 始表 面轮廓的痕迹 。 产生根源虽然多种多样， 但大多是可以避免的， 如流 纹、 不均 匀性、 螵旋状条纹， 有些是很 难避免的， 如杂 散腐蚀， 焊缝过电解。流纹是 由于 均匀的气 渡混 台 物在一定条 件下重新组合， 形成两股 不同气渡比， 从 而具有不同电导率的混合物而形成的， 流速越太． 流 纹越严重 在其它实验条件 不变的 隋况 下． 别改 分 变 电解 液流向 背压值 、 引线数量和位置以及工具 电 扳与管件的相对角度， 结果发现总是 抛光 区上面的 去除量大于下面。由此可 知， 抛光 表面周 向的不均
不 生 时 的静 止抛 光
液参数和时间参数 衡量表面质量的主要指标是表
面粗糙度。
Ｉｉ 实验条 件 ．
１１ ． １ 试 件
不锈 锕 焊 管 ｏ６ ５ ８ ｍ， ２ － ．７ ￣ 焊缝 附 近 较 粗糙
特种加工 8种
1电火花加工电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料（硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等）作为工具电极（阳极），在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件（阴极）之间产生火花放电。
当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。
电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。
1.2极性效应在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。
这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。
从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。
当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。
1.3电火花加工中电极损耗分析与解决措施电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响，这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。
在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。
造成电极损耗的原因有: 小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。
因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。
电火花加工电极损耗和变形是一个复杂的过程。
为了降低电极损耗程度，减少变形, 除了充分利用放电过程的极性效应和吸附效应外，同时也要选用适宜的电极材料，并且在实际的加工过程中要根据具体的加工对象实施一定的加工技巧和选择合适的加工参数。
1.4电火花加工的发展趋势电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型，其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。
脉冲电化学光整加工的机理及影响因素
件 上 微 观 凸起 部 位 的去 除 量 和 去 除 速 度 大 于其 它
部 位 ， 样 才 能 达 到 整 平 抛 光 的 目的 。 这 在 脉 冲 电 化 学 光 整 加 工 中 ， 工 件 阳 极 附 近 在 形 成 一 层 很 薄 的 氧 化 膜 ， 氧 化 膜 将 工 件 阳 极 与 该 电解 液 隔 离 开 来 ， 工 件 阳极 具 有 一 定 的保 护 作 对 用 ， 图 １ 当 工 件 上 某 一 点 （ ， 见 。 ｙ ）处 的 高 度 较 大 时 ， 微 观 凸 出部 分 氧 化 膜 易 扩 散 ， 化 膜 较 在 氧 薄 ； 当工 件上某 一 点 （ ，。 而 ｙ ）处 的 高 度 较 小
面 Ｌ ， 方 程 表 示 为 ５用
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安
军
副 教 授
脉 冲 电化 学 光 整 加 工 是 采 用 脉 冲 电 流 代 替 直 流电流 ， 用非线性 电解液 （ 利 中性 无 机 盐 水 溶 液 ） 、 工 具 阴极 与 工 件 阳极 之 间保 持 较 小 的 加 工 间 隙 且 阴 阳极 之 间无 进 给 的一 种 工 件 表 面 整 平 抛 光 加 工 方 法 。 要 具 有 如 下 特 点 ： 采 用 非 线 性 电解 液 代 主 ①
工 件 表 面 粗 糙 度 就 是 在 某 一 个 与 轴 垂 直 的
截 面 内测 量 出 的 值 的 变 化 量 ， 值 越 大 工 件 表 面
粗糙 度值越大 ， 观凸起越 高。 种光整加工 的 目 微 各 的都 是 使 值 的 变 化 量 尽 可 能 小 ， 就 是 要 求 工 也
Ｄ
用 于 不 规 则 自由 曲 面 的 光 整 加 工 ｌ ， 工 适 应 性 ４ 加 ］ 较 强 ， 以补 充 脉 冲 电 化 学 机 械 光 整 加 工 的 不 足 。 可 但 是 由 于 影 响 加 工 质 量 的 因素 较 多 ， 目前 它 的应 用 在 一 定 范 围 内受 到 限 制 ， 而 有 必 要 研 究 因 其 工 艺 规 律 ， 定 合 理 优 化 的工 艺 参 数 ， 确 以达 到 理
电化学抛光技术及其在金属合金表面抛光中的运用
电化学抛光技术及其在金属合金中表面抛光的运用电化学抛光技术及其在金属合金中表面抛光的运用摘要：本文通过查阅和总结电化学抛光技术的相关文献，介绍了电化学抛光技术的原理，阐述电化学的复合抛光技术和其在主要金属及其合金上的表面抛光处理的运用，并展望了电化学抛光的展望。
关键词：电化学抛光；复合抛光；金属；表面抛光Electrochemical polishing technology and its application in the surface polishing of metal alloysAbstract：Through reading and summarizing electrochemical polishing technology related literatures, this paper introduces the principle of electrochemical polishing technology, expounds the electrochemical combination polishing technology and its application in surface polishing of main metals and their alloys, and also expresses the prospect of electrochemical polishing.Key words：electrochemical polishing technology；combination polishing；metal alloy；surface polishing引言在生产中，我们经常需要对于一些材料进行表面加工，从传统的金属冶炼业的金属抛光到现代的硅芯片的表面封装，这些都离不开电化学技术。
而其中的金属表面抛光常用的技术就是电化学抛光。
电化学抛光是指在一定电解液中金属工件的阳极溶解,从而使其表面粗糙度下降、光亮度提高,并产生一定金属光泽的表面光整技术[1]。
镍铬合金钢脉冲电流电化学抛光工艺研究
加 工 、 密 零 件 （ 承 、 塞 、 套 ） 精 加 工 、 量 具 的 电化 学 抛 光 、 精 轴 活 缸 的 刃 金相 磨 片 的 制 备 等 但 是 对 于 机械 零 件 型 腔 中 窄缝 、深 小孔 的 抛 光 ，由 于 电 解 液 无 法 流 动 ，间 隙 内 电解 产 物 达不 到 排 除 ，因 而 电 化 学 抛 光 几 乎 无 法 进 行 ．脉 冲 电 流 电 化 学 抛 光 阳极 表 面 始 终 处 于 极 化 — 恢 复状 态 ，在 脉 冲 时 间 内 反 应 产 物 和 析 热 很少 ，使 极 间 电 解 液 在 脉 冲间 歌 时 问 内极 易 得 到 恢 复 和 更
的搅 拌 作 用 力 比 凹洼 处 大 ， 加 上 凸起 处 的 电 场 强 度 大 ， 失 去 电子 ， 正 电荷 高 度 集 中 ．因 再 易 使
此 阳极 周 围 的 负 离 子 优 先 与 凸 起 处 的正 离 子 作 用 ，从 而使 凸 起 处 的 金 属 溶 解 速 度 要 比 凹洼 处
摘要 ： 械 零 件 的表 面质 量直接 影 响其 使用 寿命 ．采 用 电化 学机 械 复合抛 光 ， 以大 大提 高 机槭 零 机 可 件 的抛光 效 率 ， 对 于深 小孔 等 抛光 工具 （ 但 磨头 ） 难 深＾ 的 小结 构 ＋ 用此方 法 工 艺上 很难 实 现 ． 很 采 脉 冲电 流 电化 学 抛 光可 以经 济 有 效地对 复 杂 形状 的零 件 型腔 进 行抛 光 ．对 镰培 台 盒材 料 试件 进行 了脉 冲 电流 电化 学抛 光 的工 艺试 验 ， 论井 分析 了实验 结 果 ， 出了 加工参 数 对表 面 粗糙 度 的影 响 讨 得 规律 ， 以及 各加 工参 数影 响表 面租 糙度 的经 验 公式
Ni-Ti合金电化学抛光性能研究
电化学抛光简介PPT课件
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3
电化学抛光工艺及特点
1设备及工艺流程[2]
设备有: 电解槽、清洗槽、阳极架辅助阴极( 铅
板、石墨板) 、直流电源等。
工艺流程: 装料 除油
清洗 除锈
清洗 抛光 清洗
钝化 清洗
晾干 卸料
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电化学抛光工艺及特点
2.电化学抛光作为一种金属表面处理方法, 它具有以下优点[3] :
( 1) 不受材料硬度和韧性的限制, 几乎所有的模具材料都可进行电解抛光; ( 2) 电化学抛光可对模具表面起整平作用; ( 3) 可抛光各种较复杂的型腔; ( 4) 经电化学抛光后的表面无任何条纹; ( 5) 抛光速度快慢可方便调节电化学抛光速度与电流大小成正比。电流大, 阳极( 工件) 溶
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电化学抛光工艺及特点
3.电化学抛光在处理金属表面时, 还有一些不足存在[4] (1) 所得表面质量取决于被加工金属的组织均 匀性和纯度, 金属结构的缺陷被突出地显露出来。 对表面有序化组织敏感性较大; (2) 较难保持零件尺寸和几何形状的精确度; (3) 表面必须预加工到比较高的粗糙度. 很难 在粗加工或砂型铸造零件上获得高的抛光质量。
[ 电化学抛光简介 ]
1
主要内容
电化学抛光原理 1
电化学抛光工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及特点 2
影响电化学抛光的因素 3
电化学抛光的问题与展望 43
2
电化学原理
电化学抛光是金属阳极溶解的独特电解过程,它受众多可变因素的影响。根据阳极金属 的性质、电解液组成、浓度及工艺条件的不同, 在阳极表面上
• 可能发生下列一种或几种反应[1] :
( 1) 金属氧转化成金属离子溶人到电解液中
微秒级脉冲电化学抛光工艺的研究
图 Ｉ 加工 系统原理框图
町编 程键 盘愠 示 器接
它能 接收 和 圳朱 『键 艇 ｌ
厅案研制 ｒ 由单什机控制的脉冲电源斩波器． 它 仅－ 玎 阵 列 的输 入 数据井 究成 预处王！ 能 艟永 数据Ｉ１ 数码 ！．还 Ｉ ； ｆ埘 Ｉ
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ep抛光标准
EP抛光标准EP抛光标准是一种广泛应用于光学、半导体、触摸屏等行业的抛光工艺标准。
它旨在确保工件表面平整、光滑，以达到高精度的光学效果和表面质量：一、EP抛光简介EP抛光，全称为Electropolishing，是一种电化学抛光工艺。
它通过将工件置于电解液中，利用电流的作用，使表面微观不平整的部分溶解，从而达到平滑表面的效果。
这种抛光方式主要用于金属、非金属等材料的抛光，尤其在光学、半导体等对表面质量要求较高的行业中应用广泛。
二、EP抛光原理EP抛光的原理基于电化学反应。
在电解液中，工件表面微观不平整的部分会形成阳极反应，而平整的部分则形成阴极反应。
阳极反应会使工件表面溶解，而阴极反应则不会。
通过控制电流和时间，可以精确控制工件表面的溶解程度，从而实现抛光。
三、EP抛光流程1. 准备工作：首先，需要选择合适的电解液，并根据工件的材料、形状、大小等因素制定抛光方案。
此外，还需要准备电源、电解槽、导线等设备。
2. 安装工件：将工件放入电解槽中，确保工件表面完全浸入电解液中。
3. 通电抛光：接通电源，调整电流大小和时间，启动抛光过程。
在抛光过程中，需要持续监控电流、温度、气泡产生等情况，以确保抛光效果。
4. 清洗和检测：抛光完成后，取出工件，进行清洗和检测。
检测主要包括表面粗糙度、平整度、光学性能等方面的检测。
5. 后续处理：根据检测结果，对不合格的工件进行补抛或返工处理，合格的工件则进行后续加工或交付使用。
四、EP抛光优点1. 高精度：EP抛光能够实现微米甚至纳米级别的表面平整度，满足高精度的光学和表面质量要求。
2. 适用范围广：EP抛光适用于各种金属、非金属材料，如不锈钢、铝合金、玻璃、树脂等。
3. 环保：EP抛光过程中不使用任何化学物质，也不会产生废渣和废水，具有环保优势。
4. 高效：EP抛光的加工速度较快，能够提高生产效率。
5. 节省成本：EP抛光能够在一次加工中完成多个工件的抛光，节省设备和人力成本。
（完整版）特种加工
（完整版）特种加⼯XX⼤学2012 ～2013 学年冬季学期研究⽣课程考试课程名称：课程编号：论⽂题⽬: 特种加⼯技术相关研究⽣姓名: 学号:论⽂评语:成绩: 任课教师:评阅⽇期:特种加⼯技术相关摘要：进⼊⼆⼗世纪以来，伴随⾼硬度、⾼韧性、⾼强度、⾼脆性等⼀些难加⼯材料的出现以及⼀些制造精密、细⼩、形状复杂和结构特殊的零件的需要，特种加⼯作为先进制造技术中的重要的⼀部分，对制造业的作⽤显得⽇益重要。
本⽂基于特种加⼯的概念、研究现状、发展趋势、应⽤分析、特点、⽅法简介⼏个⽅⾯论述了特种加⼯在机械⽣产中的重要位置。
关键词：特种加⼯；研究现状；发展历程；应⽤分析；特点；⽅法简介Special Processing Technology RelatedAbstract: Since the beginning of the twentieth century, accompanied by the emergence of a number of difficult to machine materials of high hardness, high toughness, high strength, high brittleness and manufacture of precision, small, complex shape and structure of the special parts. As advanced manufacturing technologies important part of the role of manufacturing, special processing is becoming increasingly important. This paper based on the concept of special processing, research, development trends, analysis, features, methods Introduction discusses several aspects of an important position in the mechanical production of special processing.Key words: Special processing; Research; Development process; Application analysis; Feature; Brief introduction特种加⼯技术是指不仅利⽤机械能，⽽且更主要是利⽤其他能量（电、化学、光、声）来去除⼯件上多余材料的⼀种新的加⼯⽅法。
电流变抛光工艺研究
电流变抛光工艺研究摘要：本文研究电流变抛光工艺参数对工件表面粗糙度的影响。
用SiC和Al2O3磨料对光学玻璃进行了抛光试验，考察抛光时间、工具电极转速、电源电压、磨料浓度等工艺参数影响工件表面粗糙度的规律。
试验结果表明，随着抛光时间、工具电极转速、电源电压的增加，工件表面粗糙度逐渐降低。
随着磨料浓度增加，工件表面粗糙度先降低后升高。
对于表面粗糙度而言，磨料浓度存在一个最佳值。
关键词：电流变抛光表面粗糙度工艺参数随着光电子通讯技术的发展，光电子设备元件的尺寸在逐渐减小。
人们大量地需求较低表面粗糙度的微型光学非球面透镜，这促进了对非球面透镜加工新方法的研究[1]。
传统的抛光加工主要使用研磨膏，抛光工具多为抛光轮和抛光垫。
在加工微小超精密三维工件或模具时，由于抛光的工件表面尺寸微小，很难制造微小的抛光轮和将磨料稳定地聚集在加工区域，因此传统的抛光方法不能满足加工要求[2]。
为了获得较好的表面粗糙度，在抛光过程中利用磁场和电场辅助的抛光方法时常被使用。
电流变抛光技术主要是应用悬浮在基础液中的电介质颗粒在电场作用下极化后产生电流变效应进行抛光，这一技术适用于微小三维光学元件的抛光[3]。
本文在不同加工条件下对光学玻璃进行了电流变抛光试验研究，找出了不同工艺参数对表面粗糙度的影响规律。
1 试验装置1.1 抛光试验设备试验是在武汉华中数控系统有限公司甏产的ZJK7532型数控铣钻床上进行瘄。
基于数控铣钻床建立了电流变抛光试验系滟，试验糹统主要包：频主轴，GYU－10/ 型高?直流电源（输出：直流0～10KV?，针状工具电极，掯形电极等?1.2 抛光原理电流变抛儉技术是一种将电场学、流体动力学和分析化学理论相结合的新型加方法。
图1是电流变抛光光学玻璃的示意图。
电流变抛偉光学玻璃表面时，环形电极作为止电极，针状工具电暀作负?。
在工具电极和工件之间添加电流变抛光液，电流抛光液是在电流叐液中添?一定比例的微细磨料配成。
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图4 各单一因素与表面粗糙度 !" 的关系
静液，电解液温度：l5 C ，溶液p ~ 值：7 "8 ， 工件原始表面粗糙度 !"= l .2!m l ———9 % na nO3 + 2 % nacl 的复合水溶液 2 ———l0 % na nO3 + 7 % nacl 的复合水溶液
抛光时的峰值电压是一项重要的参数，由于我 们选取的两种电解液的特性有差异，所以峰值电压 对抛光的影响也不相同。对电解液l 来说，由于溶 液中的活性离子较少，当峰值电压较低时，抛光电流 密度较小，工件表面去除很少，整平效果不明显，随 着峰值电压逐步提高，抛光电流密度呈线性上升，工 件表面粗糙度随之减小。对电解液2 来说，溶液中 的活性离子浓度较高，去钝化作用明显，当峰值电压 为6 V 时，工件表面的抛光作用最佳，再进一步提高 峰值电压，则 抛 光 电 流 密 度 过 大，随 之 带 来 负 面 影 响，使抛光区温度过高，溶液沸腾，电流大部分消耗 在析出气体上，电流效率反而下降，工件表面抛光质 量变差。
2 试验装置
试验装置如图1 所示。电源：脉冲峰值电压0 "20 V，电 流 0 "50 A。斩 波 器：脉 宽 范 围 50!s " 50 ms 。
图1 试验装置简图
3 微秒级脉冲电流电化学抛光的工艺规律 研究
3 .1 电解液与工艺参数的选择 抛光工件材料为调质45 钢，针对此材料，我们
对中性盐的复合水溶液作了筛选。图2 为采用不同
cal Dissol uti on Process Conditi ons on surf ace Roughness Para meters . VDI BERI C~TE NR . 1405 ，1998 .
4 A. G. Atanasyants . Electroche mical Processi ng Usi ng Voltage "-sec I mpulses . I sE M- 9 ，1989 .
工艺·装备
《电加工与模具》2001 年第6 期
微秒级脉冲电流电化学抛光的工艺规律研究
合肥工业大学 沈 健 牛志强 张海岩 朱树敏
摘 要 研究了微秒级脉冲电流电化学抛光的工艺规律，分析了各抛光参数与表面粗糙度的关系。
Abstract This paper i ntroduces t he polishi ng rules of !-s pulse Electro- che mical polishi ng ，anal ysis t he relati on bet ween polishi ng para meters and surf ace roughness para meters .
在电化学抛光时，电压的取值范围为5 "15 V。 有 资 料 介 绍，取 高 电 压 对 降 低 表 面 粗 糙 度 值 有 利［1 ，2 ，4 ，5 ］，但由于我们是模拟模具的窄缝与小槽的 抛光，抛光间隙较小，在静液抛光时电解产物排除困 难，峰值电压取值超过15 V，抛光区内电解液便会迅 速升温，溶液沸腾汽化，致使工件表面质量恶化。 3 .2 微秒级脉冲电流和毫秒级脉冲电流电化学抛 光以及直流电化学抛光的对比
复合电解液时的工件表面粗糙度（!"）- 电压（#） 关系图。从图2 中可看到，Na NO3 和 Nacl 的复合 电解液能得到较好的结果。对 Na NO3 和 Nacl 的复 合电解液进行进一步的筛选，最终得到两种较优的
电 解 液：9 % Na NO3 + 2 % Nacl 的 水 溶 液 和 10 % Na NO3 + 7 % Nacl 的水溶液。
4 结论
（l ）调 质4 5 钢 采 用9 % na nO3 + 2 % nacl 或
工艺·装备
《电加工与模具》2001 年第6 期
电熔爆加工参数的测试分析及优化控制
南通工学院 江苏理工大学
吴国庆 符永宏 张静洋
摘 要 简要介绍了电熔爆加工技术的工作原理，通过大量的试验检测，分析了影响电熔爆加工生产
关键词 电熔爆 工艺参数 试验 优化控制
1 引言
随着工业技术的高速发展，新材料不断出现，有 色金属以及其它特硬、特粘、特脆、热敏感等难加工 特殊材质的应用日趋广泛，出现了许多使得传统的 金属切削加工方法难以适应加工要求的问题，例如 轧制无缝钢管的轧顶、高压泵柱塞的堆焊面的加工 等，不得不采用工效较低的砂轮磨削或劳动条件极 差的“红车”（将工件加热至800 !1000 C 再车削）等 加工方法。电熔爆加工技术的出现，使得这些问题 迎刃而解［1 ］。
有资料指出，脉冲电流电化学加工能改善工件 的表面质量，且脉冲电流脉宽越小，越有利于改善工 件表面质量，采用微秒级脉冲电流相对于毫秒级脉 冲电流来说，工件表面质量又会有很大的改善。那 么对于电化学抛光来说，是否也是这样？为此，我们
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《电加工与模具》200l 年第6 期
工艺·装备
进行了对比试验。 对比试验的电解液：9 % na nO3 + 2 % nacl + 少
脉冲电流的占空比对表面粗糙度的影响不明显， 我们将脉冲电流的占空比从l ：2 加大到l ：l6 ，工件表 面粗糙度的数值变化不大，但抛光生产率降低。
抛光时间则是一项很重要的参数，随着抛光时 间的延长，工件表面粗糙度值开始是逐步减小的，但 超过一定时间后又逐步增大。而且，随着抛光电流 密度的增大，抛光时间也要相应缩短。所以要恰当 地选取抛光时间才能得到较好的抛光效果。
量添加剂。抛光工艺参数：抛光间隙l mm；抛光时 间l mi n ；峰值电压取8 V、l0 V、l2 V、l5 V；脉冲电流 的占 空 比 为 l I 2 ；脉 冲 电 流 的 脉 宽 分 别 取 50!S 、 l0 mS ；工件材料为调质45 钢，工件的原始表面粗糙 度 !"= l .8!m。试验结果如图3 所示。
收稿日期：2001 -08 -15
图1 电熔爆加工原理示意图
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10 % Na NO3 + 7 % NaCl 的复合电解液（加少量添加 剂），可得到较好的电化学抛光结果。
（2 ）脉冲电流电化学抛光的工件表面质量明显 优于直流电化学抛光，表面光滑，有光泽。
率、表面质量以及工具电极耗损的各种因素的变化规律，并在此基础上，提出了电熔爆加工工艺参数的优化
控制方法。
Abstract This paper i ntroduces t he pri nci ple of t he techni Cue of electro- melti ng explosi ve machi ni ng . Through a lot of measuri ng and testi ng ，t he changi ng disci pli nari an of t he ki nds of f act ors is anal yzed . and on t his basis ，t he met hod of opti mal control of electro - melti ng explosi ve machi ni ng ’s para meter is put f or ward .
参考文献
1 电解加工编译组. 电解加工. 北京：国防工业出版社，1977 . 2 王建业. 电解加工技术的新发展———高频窄脉冲电流电解加工.
电加工，1998（2 ） 3 M.Zybura- skrabalak ，A. Ruszaj . The I nvesti gati ons of Eletroche mi-
图3 对比试验结果
从图3 中可看到，无论是采用毫秒级还是微秒 级脉冲电流，其抛光后的表面粗糙度都优于直流抛 光，直流电流抛光后工件表面有一层电解产物堆积 层，所以表面质量很差。采用脉冲电流后，工件表面 基本上没有产物堆积，抛光区表面光滑。采用微秒 级脉冲电流相对于毫秒级脉冲电流，其抛光后的工 件表面质量又有所提高，表面粗糙度 !" 的数值约 能 降低半级左右，且采用微秒级脉冲电流后，极间 间隙可以进一步缩小，随着电压的升高，工件表面粗 糙度值呈下降的趋势，且微秒级脉冲电流相对于毫 秒级脉冲电流下降得更快；当峰值电压超过l5 V 以 后，由于电流密度过大，使抛光区电解液温度迅速上 升，气泡大量出现，工件表面质量恶化，表面粗糙度 数值变大。 !.! 工艺参数对表面粗糙度的影响
2 电熔爆加工技术简介
电熔爆加工系统由机床、电源装置（0 !30 V，0 !3000 A）、工作液供给装置三部分组成。工作原理 如图1 所示。工件接电源正极，安装在机床卡盘上， 负极接在可以旋转的轮盘电极上，作为刀具。在加 工过程中，工作液自始至终充分注入工件和刀盘之 间，工件和刀盘各依选定的速度相对旋转并保持一 定的间 隙。 这 一 间 隙 将 会 使 工 件 和 刀 盘 间 剧 烈 放 电 ，电流通道很高的能量密度瞬时产生的高温足以
在电解液参数一定的情况下，抛光质量主要与 峰值电压、抛光时间、极间间隙、脉冲电流的脉宽和 占空比有关。因此，我们研究了这5 个因素对表面 粗糙度的影响，关系曲线见图4 。
由图4 可看到，当其他因素固定时，增加脉宽， 表面粗糙度 !" 数值由小变大，这也验证了我们前 面对比试验得出的结论，高频窄脉冲对改善抛光狭 缝中的流场是有利的。在抛光的过程中，可以观察 到当采用微秒级脉冲电流时，抛光区的上下出口都 有 均 匀 的 气 泡 排 出 ，抛 光 后 抛 光 区 无 产 物 堆 积 。当 脉宽加大时，抛光区的边缘逐渐有产物堆积，下出气 口的气泡逐渐减少，抛光区边缘的表面粗糙度也逐 渐增大。当改用直流抛光时，抛光区的产物堆积很 厚，工件表面粗糙度变得很差。
（3 ）微秒级脉冲电流电化学抛光能进一步降低 抛光工件的表面粗糙度值，在同等条件下，微秒级脉 冲电流电化学抛光得到的工件表面粗糙度值要比毫 秒级脉冲电流电化学抛光的低半级左右。