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1、第21卷第2期机械科学与技术Vol.21No.22002年3月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYMarch2002文章编号:100328728(2002)0220263203选择性射流电铸技术初探王帮峰,黄因慧,余承业(南京航空航天大学,南京 210016)王帮峰摘 要:电铸作为一种精密制造技术,在许多高技术领域得到成功的应用。然而,电铸存在的缺陷严重制约了其应用和发展。本文分析了导致电铸缺陷的主要原因和解决方法,提出了选择性射流电铸工艺方案。最后通过试验对射流电铸的基本工艺特性进行了研究,并验证
2、了选择性射流电铸工艺的可行性。关 键 词:电铸;选择性射流电铸;工艺试验中图分类号:TG622文献标识码:APrimaryResearchonSelectiveJetElectroformingWANGBang2feng,HUANGYin2hui,YUCheng2ye(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016)Abstract:Asanaccuratemanufacturetechnology,electroformingissuccessful
3、lyappliedinmanyhigh2techfields.Butsomeshortcomingsofelectroforminggreatlylimitsitsapplicationanddevelopment.Weanalysedthemainrea2sonscausingtheshortcomingsofelectroformingandproposedtheselectivejetelectroformingtechnologytosolvetheproblems.Finally,combiningelectro
4、formingwithrapidprototypingtechnology,wedevelopedtheelectroform2ingrapidprototypingtechnology.Keywords:Electroforming;Selectivejetelectroforming;Rapidprotoyping2); 电铸是一种利用金属离子阴极电沉积原理制取产品的电流密度(AödmG为电流效率。由式(1)知,只要提高阴工艺技术,具有极高的制造精度。作为一种精密制造技术,电极电流密度与电流效率的乘积,就可提高电铸速
5、度。导致传铸工艺主要用来制取各种精密、异型、复杂、细微等难以用机统电铸缺陷的最主要原因有以下几个方面。械加工方法制得的或加工成本很高的零件,目前已经在航1.1 浓差极化空、宇航、核工业、微机械等高技术领域得到成功的应用,并浓差极化是由于电解液中金属离子向阴极表面迁移缓受到日益广泛的重视。然而,电铸所存在的加工时间长,铸层慢引起的电极极化。金属离子在电解液中以扩散、电迁移和均匀性差,铸层易出现缺陷等缺点和不足也严重制约着其应对流三种传质方式向阴极表面运动。在不采用搅拌时,三种用与发展。所以对电铸工艺进行深入研究,解决其存在的
6、问传质方式总是以扩散为主,自然对流和电迁移的影响不明题对于提高电铸工艺水平,促进电铸工艺的发展具有重要意[2]显。若假定电解液中金属离子向阴极表面的迁移完全由义。本文提出了一种新的电铸工艺方案——选择性射流电扩散实现,当离子进入稳态扩散状态时,稳态扩散电流密度铸,对于改善铸层质量,提高电铸速度具有积极意义。可近似地表示为[1,2]i=nFD(C-C0)öD(2)1 导致传统电铸缺陷的主要原因式中:n为金属离子的价数;F为法拉第常数;D为金属离子电铸是一种电化学加工工艺,当电流通过电解质溶液的扩散系数;C为溶液中金属离子的浓
7、度;C0为阴极表面金时,与电源正极相连的阳极金属发生氧化反应失去电子而属离子的浓度;D为扩散层的厚度。由式(2)可知,在电解过溶解;与电源负极相连的阴极得到电子发生还原反应,铸层程中,如果增大电流密度,则C0必然降低。当C0趋于零时,金属在阴极沉积形成工件。如果用单位时间内电铸金属在电流密度达到一极值。此时的扩散电流密度称为“极限电流阴极沉积的平均厚度来表示电铸速度v,则密度”,这种情况称为“完全浓差极化”。这时,即使再增加电v=GXi(1)3流密度,也不能提高铸速,反而使阴极上氢气析出增加,电式中:X为电铸金属体积电化学
8、当量(mmöAõh);i为阴极流效率降低,铸层质量变坏。由式(2)可知,提高极限电流收稿日期:20010523密度的方法有三个方面:①提高扩散系数D;②提高电解基金项目:国家自然科学基金(59935110)资助作者简介:王帮峰(1970-),男(汉),博士生液浓度C;③减小扩散层厚度。其中,D和C的提高
