收藏本站
《南京航空航天大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

表面微坑阵列的电解加工技术研究

张西方  
【摘要】:具有一定形状和尺寸分布的表面微坑阵列在减摩/增摩、减振、减磨损、抗粘附以及抗蠕爬等方面具有重要的作用。因此,如何高效、高精度的加工微坑阵列已成为制造领域的研究热点。目前,微坑阵列的加工方法主要有机械加工、激光加工、电火花加工以及电解加工技术等。其中,电解加工方法因具有无残余应力、工具无损耗以及加工效率高等优势而受到了研究人员的广泛关注。光刻电解加工技术是加工微坑阵列的一种行之有效的电解加工方法。该方法首先利用光刻技术在工件阳极表面制备出具有镂空图案的绝缘模板;然后进行电解加工,工件阳极表面裸露部分被溶解,在工件阳极表面加工出微坑阵列。此方法易于实现大面积微坑阵列的一次加工成形,但是也存在一些不足之处:光刻过程复杂、耗时长;微坑中心容易出现凸起的“孤岛”现象以及微坑阵列尺寸均匀性差。本文针对光刻电解加工微坑阵列缺陷,提出独立微电解池电解加工表面微坑阵列方法。本文已完成的主要工作内容如下:(1)提出独立微电解池电解加工微坑阵列方法。电场仿真分析和试验研究表明,该方法可以有效改善工件阳极电场分布,能够有效抑制光刻电解加工微坑时的“孤岛”以及微坑阵列尺寸不均匀等现象,显著提高了微坑阵列加工精度。(2)试验研究了工艺参数对微坑尺寸的影响。随模板厚度的增加、加工电压和加工时间的增大,独立微电解池电解加工微坑阵列尺寸变化不大,最大可加工出约4μm深的微坑阵列。CCD视频观测和电流监测表明,初始10 s加工时间内,大量不溶性产物和气泡堆积在加工间隙内,加工电流从0.7 A迅速下降到0.04 A,之后的加工时间内电流基本稳定在该值并直到电解加工结束。(3)提出独立微电解池多次电解加工微坑阵列方法。此方法显著提高了制备微坑的深度。试验研究表明,在15 V加工电压下,10 s时间进行一次电解加工,12次电解加工试验可加工出平均深度为18μm和深度标准偏差为1.09μm,平均直径为120μm和直径标准偏差为1.15μm的微坑阵列。(4)提出多孔金属工具阴极电解加工微坑阵列方法。多孔金属工具阴极上不规则分布的微小孔有利于电解产物的排出,可以一次加工出深度十几微米的微坑阵列。试验研究表明,不论是多孔金属工具阴极浸没在电解液中,还是电解液侧向冲液形式下加工微坑阵列,脉冲电解加工相比于直流电解加工均能改善微坑阵列尺寸均匀性,提高微坑阵列加工精度。侧向冲液时,40%脉冲占空比、4 KHz脉冲频率、15 V电压和6 s有效加工时间下重复加工10个样件,所有样件微坑阵列平均深度为14.89μm以及深度标准偏差为1.13μm,平均直径为110.28μm和直径标准偏差为1.28μm。(5)采用多孔金属工具阴极电解加工技术实现回转体曲面微坑阵列的加工。试验研究表明,该方法在球墨铸铁回转体曲面加工出平均直径为116.2μm和直径标准偏差为1.18μm,平均深度为17.3μm和深度标准偏差为1.16μm的微坑阵列。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG661

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王静秋;王晓雷;;表面织构创新设计的研究回顾及展望[J];机械工程学报;2015年23期
2 王平;郝丽秋;司宪成;;压缩机曲轴机械喷丸耐磨性能研究[J];机械工程师;2014年12期
3 代丹;;计算机芯片散热技术的最新研究进展及其评价[J];现代计算机(专业版);2014年23期
4 苏永生;李亮;何宁;赵威;;激光加工硬质合金刀具表面微织构的试验研究[J];中国激光;2014年06期
5 梅立泉;赵柯;;分叉血管中动脉狭窄对血液流动的影响[J];应用力学学报;2013年03期
6 Brian Dean;Bharat Bhushan;杨绍琼;李山;田海平;李一凡;;湍流流动中鲨鱼皮表面流体减阻研究进展[J];力学进展;2012年06期
7 符永宏;王祖权;纪敬虎;杨东燕;符昊;;SiC机械密封环表面微织构激光加工工艺[J];排灌机械工程学报;2012年02期
8 朱昊枢;胡进;朱新生;;用于微电子机械系统的干膜光刻工艺研究[J];苏州大学学报(自然科学版);2011年04期
9 钱双庆;曲宁松;朱荻;李寒松;曾永彬;;电解转印表面织构的定域性研究[J];纳米技术与精密工程;2011年02期
10 杨兴华;汤小东;薛茂权;;球墨铸铁曲轴表面强化处理技术[J];机械设计与制造;2011年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 胡洋洋;UV-LIGA与微细电加工组合制造金属阵列网板技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 李全来;微磨料气射流切割单晶硅冲蚀率及切割质量研究[D];山东大学;2009年
3 王艳;基于MEMS加工工艺的复杂结构微通道散热器研究[D];上海交通大学;2009年
4 万轶;表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2008年
5 王淑杰;典型生物非光滑表面形态特征及其脱附功能特性研究[D];吉林大学;2006年
6 吴尧;钛的表面特征及对其经皮植入生物密封的影响[D];四川大学;2004年
7 邓石桥;仿生犁壁的减粘机理及其仿生设计[D];吉林大学;2004年
8 冯益华;新型陶瓷喷砂嘴的研究开发及其冲蚀磨损机理研究[D];山东大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓默;基于穿山甲鳞片型织构特征的刀具减摩机制研究[D];安徽大学;2016年
2 王叶林;表面织构对压缩机能效比的影响[D];南京航空航天大学;2016年
3 李岩;非光滑表面结构特征与其减阻率的研究[D];大连理工大学;2015年
4 蔡伟伟;基于干膜掩模的电解加工微小凹坑阵列试验研究[D];南京航空航天大学;2015年
5 张晓浩;动密封部件表面织构及其特性研究[D];南京航空航天大学;2015年
6 欧阳金栋;磷青铜薄板的微塑性成形尺度效应研究[D];南京航空航天大学;2015年
7 曹霜霜;血管支架材料表面织构设计及其对血液流动的影响[D];南昌大学;2014年
8 梁伟欣;仿生超疏水材料的制备及应用研究[D];湖北大学;2014年
9 琚金星;阳极掩膜微细电解加工微小群凹坑试验研究[D];大连理工大学;2013年
10 邓仪煜;汽车发动机活塞销抗摩擦磨损性能研究[D];江西理工大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊占鹏;李梦;杨秀锋;;飞机铝合金桨叶变距销的喷丸强化技术研究[J];中国民用航空;2016年04期
2 符永宏;刘强宪;叶云霞;华希俊;康正阳;符昊;;同点间隔多次激光微织构工艺研究[J];中国激光;2015年12期
3 孙春艳;张潇飞;卫禹辰;王国强;张聪聪;;双排便口节水马桶设计方案[J];山西科技;2015年06期
4 钱双庆;张华;鲍凯;王哲;;电解液非线性特性对电解转印加工表面织构定域性影响分析[J];机械设计与制造;2015年10期
5 章德发;刘莹;史皓良;王梦洪;;分叉动脉内局部栓塞对非牛顿血流特性的影响[J];南昌大学学报(工科版);2015年03期
6 杨绍琼;李山;田海平;王清毅;姜楠;;Coherent Spanwise Structures in Turbulent Boundary Layer over Drag-Reducing Riblets[J];Transactions of Tianjin University;2015年04期
7 鲍凯;周一丹;钱双庆;;PEMFC金属双极板流道模板电解加工的有限元模拟与分析[J];制造业自动化;2015年13期
8 范杰;;铸造缺陷和热处理工艺对球墨铸铁曲轴疲劳强度的影响[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2015年04期
9 章德发;刘莹;毕勇强;张智亮;;不同狭窄率的颈动脉内血流动力学数值模拟[J];中国老年学杂志;2015年07期
10 刘莹;章德发;毕勇强;王梦洪;;主动脉弓及分支血管内非稳态血流分析[J];应用数学和力学;2015年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘静静;典型植物叶片刚柔耦合力学特性及其仿生研究[D];吉林大学;2018年
2 许顺;长足大象甲的特征、力学、运动特征及其仿生分析[D];吉林大学;2017年
3 张西方;表面微坑阵列的电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2017年
4 谭婧;经皮钛植入体的纳米结构化表面改性及其生物学性能[D];西南交通大学;2017年
5 赵忠;提高微电铸层与金属基底界面结合性能的机理与方法[D];大连理工大学;2016年
6 张东光;蚯蚓粘液脱附减阻机理和仿生沃土应用[D];吉林大学;2016年
7 孙浩;基于微电铸overplating的微透镜制造技术研究[D];中国科学技术大学;2016年
8 赵恒;大功率轴快流CO_2激光器射频激励源的研究[D];华中科技大学;2016年
9 李艾民;煤矿巷道湿式混凝土喷射系统关键技术研究[D];中国矿业大学;2015年
10 陈晓磊;基于厚层模板的微坑阵列微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王文轩;仿生构形刀具省力机理的研究[D];安徽大学;2018年
2 陈加进;相控阵微小通道冷板工艺及散热实验研究[D];电子科技大学;2018年
3 王丹;大网孔超疏水全棉水刺非织造材料的制备及应用[D];东华大学;2018年
4 石栋栋;Y型微通道中空泡动力学特性研究[D];大连海事大学;2017年
5 郭素明;涤棉基底可逆超亲疏油水分离膜的制备及应用[D];东华大学;2017年
6 刘琪;非光滑表面磨削机理的研究[D];沈阳理工大学;2017年
7 魏赫;动脉瘤支架与血流场作用机理及再狭窄的研究[D];新疆大学;2016年
8 周兴满;纤维素的改性及其在食品包装中的应用[D];福建农林大学;2016年
9 位广彬;微坑阵列模具掩膜电化学刻蚀研究[D];大连理工大学;2015年
10 习武佳;血管支架表面织构设计及其力学性能分析[D];南昌大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董琪;史传岳;顾厚军;;球墨铸铁曲轴湿砂型铸造工艺[J];铸造技术;2014年02期
2 汪久根;陈仕洪;;Koch雪花表面织构设计与高铁空气摩擦噪声分析[J];机械工程学报;2014年07期
3 李培培;高云霞;杨阳;刘静;周一欣;;基于室温液态金属热虹吸效应的自驱动热量传递方法的数值模拟[J];工程热物理学报;2014年01期
4 王东伟;莫继良;王正国;王晓翠;陈光雄;朱旻昊;;沟槽织构化表面影响摩擦振动噪声机理[J];机械工程学报;2013年23期
5 刘洪力;钱军;徐震;王育竹;;用于汞原子激光冷却的深紫外激光调谐和锁频系统(英文)[J];中国激光;2013年09期
6 阮小凡;;固体激光制冷的循环机制[J];科协论坛(下半月);2013年08期
7 王欣;尤宏德;赵金乾;杨清;汤智慧;;喷丸对DD6单晶合金高温疲劳性能的影响[J];中国表面工程;2013年03期
8 王锐坤;揭晓华;曾旭钊;黄展源;;35钢表面微纳米化蒸发镀铝复合处理后的抗粘附性能[J];金属热处理;2013年04期
9 白少先;柏林清;孟祥铠;李纪云;彭旭东;;倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应实验研究[J];中国机械工程;2013年06期
10 寇志海;白敏丽;杨洪武;牛玲;徐让书;;一种微槽群平板热管传热性能的数值和实验研究[J];中国电机工程学报;2012年35期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 李刚;基于直线电机的微细电火花加工系统及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 朱保国;脉冲电化学微细加工关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 朱洪涛;精密磨料水射流加工硬脆材料冲蚀机理及抛光技术研究[D];山东大学;2007年
5 冯衍霞;磨料水射流铣削陶瓷材料加工技术研究[D];山东大学;2007年
6 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年
7 明平美;UV-LIGA-微细电火花加工组合制造技术基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王秀英;具有微织构摩擦表面的燃气轮机榫槽拉刀减阻效应的研究[D];安徽大学;2014年
2 琚金星;阳极掩膜微细电解加工微小群凹坑试验研究[D];大连理工大学;2013年
3 邵世超;基于仿生微织构的刀具减摩性能研究[D];合肥工业大学;2013年
4 董岩;光致抗蚀干膜的制备及性能研究[D];华南理工大学;2012年
5 曾堃;不同截面支架治疗囊状和梭形动脉瘤的流固耦合数值模拟研究[D];北京工业大学;2012年
6 宫超林;圆柱内表面电解加工微小凹坑阵列技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 赵一博;弹性动脉局部狭窄血管内血流的ALE有限元分析[D];南华大学;2011年
8 盛辉;滚动转子式压缩机止推轴承摩擦磨损性能分析与实验研究[D];华中科技大学;2011年
9 孙造;活塞环表面织构化的理论及实验研究[D];南京航空航天大学;2011年
10 禹路;微拉伸尺度效应及数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王亮;李亮;戚宝运;;表面微坑织构刀具结构强度的有限元仿真[J];工具技术;2011年09期
2 张云电;林金钳;付群利;胡皇印;;表面微坑低频振动加工刀杆的位移检测与控制[J];浙江大学学报(工学版);2008年08期
3 汪建春;;表面微坑电化学加工技术研究[J];职业圈;2007年17期
4 高艳霞;祝锡晶;解锦国;;有关微坑缸套中微坑参数优化的研究[J];小型内燃机与摩托车;2008年04期
5 ;新一代发动机高效微坑缸套的开发与推广[J];中国军转民;2002年04期
6 吴立群,倪红霞,范琳;薄壁缸套内孔微坑式平顶珩磨质量小波评定方法研究[J];机电工程;2001年05期
7 高燕;祝锡晶;;缸套微坑加工设备的设计与仿真[J];中北大学学报(自然科学版);2007年S1期
8 吕文阁;李德源;骆少明;张湘伟;;应用竞选算法的缸套微坑结构参数优化[J];润滑与密封;2009年10期
9 李劲;吕文阁;张林海;梁亮;;内燃机微坑表面缸套及加工技术[J];南方金属;2008年01期
10 蔡倩倩;于占江;杜强;许金凯;于化东;李一全;;微坑织构车刀正交切削钛合金试验的研究[J];工具技术;2018年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宫超林;曲宁松;李寒松;;活动阴极模板电解加工发动机缸套微坑阵列试验研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 李娟;杨晓龙;周诗宁;金洙吉;徐文骥;;铝基超疏水表面亲水微坑粘附性能研究[A];第16届全国特种加工学术会议论文集(上)[C];2015年
3 王文中;王章波;;润滑接触区表面微坑的行为研究[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
4 秦歌;周奎;明平美;赵西梅;李润清;;粒子掩膜电沉积制备微坑阵列研究[A];特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)[C];2017年
5 王震;李亮;戚宝运;卞荣;;MQL条件下微坑减摩特性的研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
6 赵晨昊;明平美;申继文;张新民;秦歌;闫亮;王伟;;磁场辅助泡沫阴极掩膜电解加工微坑阵列试验研究[A];特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)[C];2017年
7 王文中;王章波;;润滑接触区表面单坑的行为研究[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
8 王锐;张大省;;高吸湿排汗舒适性织物[A];2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集[C];2005年
9 赵文杰;曾志翔;陈建敏;乌学东;薛群基;;硅片表面微坑织构和化学组分调控及其微/纳摩擦学行为研究[A];第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文摘要集(一)[C];2014年
10 张云电;王碧波;喻家英;;振动冲击加工微坑的冲击力和能量的研究[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 中科院力学所 杨明江;让钢板性能更优良[N];中国冶金报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张西方;表面微坑阵列的电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2017年
2 金梅;微坑织构复合MoS_2的合金镀铁缸套摩擦行为研究[D];大连海事大学;2018年
3 李康妹;基于激光冲击效应的微坑加工方法及其摩擦学性能研究[D];上海交通大学;2015年
4 陈晓磊;基于厚层模板的微坑阵列微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2016年
5 王玉江;316L不锈钢表面载药微坑制备及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 王红才;YAG激光毛化轧辊微坑分布的评价及加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 韩静;宏微观表面纹理的润滑及摩擦性能研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王天龙;气缸套微坑造型与微颗粒填充复合表面处理技术研究[D];大连海事大学;2012年
2 侯志保;基于柔性模板的微坑阵列光刻电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2017年
3 宫超林;圆柱内表面电解加工微小凹坑阵列技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 位广彬;微坑阵列模具掩膜电化学刻蚀研究[D];大连理工大学;2015年
5 杨薪玉;Ti6Al4V材料硬质合金涂层刀具创新设计[D];贵州大学;2017年
6 尹会迎;发动机缸套矩阵式微坑润滑模拟仿真分析[D];中北大学;2010年
7 左文杰;活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑机理的ALE有限元模拟[D];吉林大学;2007年
8 马乐;油润滑条件下复合润滑结构的减摩性能研究[D];大连海事大学;2017年
9 郝巧玲;极间间隙填充型掩膜电解加工微坑阵列试验研究[D];河南理工大学;2015年
10 邱勇;表面微小阵列凹坑微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026