导电微粒子掩膜电解加工微织构技术研究

【作者】 张云燕； 明平美； 秦歌； 张新民； 申继文； 郑兴帅；

【机构】 河南理工大学特种加工技术与装备研究所；

【摘要】 表面微织构化是改善产品摩擦特性、增强传热效果及表面功能化的重要技术手段之一。金属圆柱面及复杂曲面海量微织构的高效、低成本、高品质制备依然是学术界和业界亟待解决的难题之一。对此,提出了一种导电微粒子掩膜电解加工微织构技术。其主要工艺特征为:以工件阳极表面上等厚平铺的电化学惰性金属微粒子层为掩膜对工件表面进行选择性溶解加工。建立了导电微粒子掩膜电解加工的极间电场模型,并基于COMSOL Multiphysics软件数值仿真分析了极间电场分布特征及其影响因素,阐释了金属选择性溶解成坑机理,试验研究了加工电压、加工时间等条件与参数对微织构形态、几何形状特征、分布特性等方面的影响。结果表明:导电微粒子兼具屏蔽电场作用(即掩膜作用)、导电作用和细分电场作用;被选择性溶解的区域为贴近工件表面的导电微粒子所形成的间隙在工件表面上投影区域;被电化学溶解的微坑的大小、深度与加工时间成正比,但受导电微粒子吸收与细分电场作用、传质受限等因素的影响,工件表面不易形成深度大的微织构。与非导电粒子掩膜电解加工技术相比,本技术在圆柱面及复杂曲面微织构制备方面有操作简单、适用性广、效率高等潜在优势。更多还原