純鈦微細(xì)電解加工基礎(chǔ)試驗(yàn)研究.pdf

1、鈦及其合金在航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,如航空金屬濾網(wǎng)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼襯套等微細(xì)結(jié)構(gòu),以及人造骨及關(guān)節(jié)、心臟血管支架等種植體。目前加工純鈦采用激光加工和掩膜微細(xì)電解的方法,激光加工可以得到三維的立體結(jié)構(gòu),但易在工件表面產(chǎn)生熱影響和毛刺；而掩膜微細(xì)電解深度可控性較差且很難加工復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)。針對(duì)純鈦微細(xì)加工中的以上問題,本課題組創(chuàng)新地提出純鈦微細(xì)電解加工的方法。
　　 本文在理論上分析了純鈦微細(xì)電解加工的機(jī)理,通過極

2、化曲線分析極化電壓和電流之間的關(guān)系,針對(duì)單電極微細(xì)電解的電極電位建立了物理模型。用有限元方法對(duì)其極間電場(chǎng)的進(jìn)行數(shù)值模擬,得出了電場(chǎng)分布的規(guī)律,對(duì)微細(xì)陰極的制作和設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　 純鈦的自鈍性極強(qiáng),在常規(guī)水溶性電解液中其表面極易鈍化。通過極化曲線分析及試驗(yàn),用純甲醇可以很好的解決這一問題。根據(jù)微細(xì)電解加工的要求,分別選用鎢、銅材料制備了微細(xì)電極。微細(xì)陣列電極可以提高純鈦微細(xì)電解加工的效率,但用超短脈沖電源加工時(shí),由于極間

3、的等效電容增大,加工間隙和電壓隨之變大,定域性變差,雜散腐蝕嚴(yán)重。
　　 本文采用直流低電壓在純甲醇溶液中進(jìn)行純鈦微細(xì)電解加工試驗(yàn),加工出微孔和微細(xì)陣列凹坑結(jié)構(gòu)。通過單因素優(yōu)化試驗(yàn)探討了加工間隙、電參數(shù)、進(jìn)給速度等對(duì)加工質(zhì)量的影響,得出了適合純鈦微細(xì)電解加工的工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)加工電壓為4V,進(jìn)給速度為0.04μm/s,加工間隙為8～15μm時(shí),加工精度和效率達(dá)到最佳。為今后在純鈦上加工微三維立體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用奠定了基