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《电

化

学腐

蚀

法

加

工

微

圆

柱体

》期刊阅读报告

一、

研究主题：

采用电化学腐蚀原理

,

电解加工微细钨丝电极。

二、

摘要介绍：

基于电化学腐蚀原理加工 微机械加工中使用的微圆柱体

,

对微细圆柱体成形

的机理进行详细的分析。

通过对腐蚀过程进行理论建模

,

利用对电压和腐蚀时间

的控制来决定腐蚀后微圆柱体成形 的形状以及圆柱体直径尺寸大小。

同时对影响

微圆柱体成形的试 验参数进行详细的分析

,

如对电压的控制、

< br>电流的变化、

电解

液浓度的影响、

腐蚀时间决定的微圆柱体直径大小等

,

最后得出微圆柱体成 形的

规律。理论模型计算结果与试验结果进行比较

,

证明了理论建模的正确性。

三、

研究背景：

随着微机电系统的发展以 及制造技术向精密、

微细方向发展要求的不断提高

,

零件的尺寸越来越趋于微小型化

,

因 此对于微机械加工的研究和应用也越来越

受到重视

,

尤其在航空航天、精密仪器和生物医学等领域。

微圆柱体类零件是微机械系统的重要部件

,

< br>也常用作微细电加工工具电极。

工具电极的加工是实现微细电加工的关键环节

,

它决定着微加工所能达到的尺

寸和精度 ，然而

,

由于微细电极尺寸的限制

,

使得其加工十分困难。

电解加工以离子的形式去除材料

,

决定了其在微细加工中所具有的优势

,

并

且电解加工无接触力

,

加工后工件 不存在残余应力和变形

,

加工表面质量好

,

近

年来在微机械加工中得到广泛的关注

,

如电解小孔加工、

微三维型面加工等

,

其

中

,

利用电化学腐蚀法加工微细电极就是其中之一。

四、

原理与装置：

试验利用电化学反应原理进行

,

试验装置及原理图如图

1

所示

,

其中阳极

为钨丝

,

阴极为不锈钢圆筒

,

钨丝装在机床主轴上

,

并穿过不锈钢圆筒的中心

,

不锈钢筒 阴极和阳极钨丝浸入溶液中。

在阳极和阴极之间连接电源通电后

,

阴极

不锈钢板上有气泡

( H

2

)

冒出

,

电化学反应开始进行。钨丝在 强的碱溶液中发

生电化学反应

,

被氧 化成

WO

4

2-

离子进入溶液

,

从而钨丝被溶解

,

阴阳两极发生

的电化学反应如下。

反应阶段分析

：

初始阶段：

由于钨丝尖端

(

图

l)

电场集中

,

在外加电场的作用下

,

尖端溶解

速度相比其他部位快

,

因此钨丝形状有逐渐趋于“尖锥”状

(

图

2 )

的趋势；

扩散阶段：

钨丝周围溶解的

WO

4

2-

离子越来越多

,

当

< br>WO

4

2-

离子产生的速度大于

它向周围溶液扩散的速度时

,

在钨丝的周围就会形成一层保护层

,

称为扩散层。

扩散层会逐渐越来越厚

,

并且扩散层具有浓度梯度

,

这样就阻碍了溶液中

OH

-

离

子穿过扩散层到达 钨丝的表面参加反应

,

溶解过程受到一定的限制；

最终阶段 ：

由

WO

4

2 -

离子组成的扩散层在重力作用下沿着钨丝向下移动

,