电化学加工（ECM）利用电化学反应（或电化学腐蚀）来加工金属材料。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度和韧性的限制，在工业生产中得到了广泛的应用。常见的电化学加工包括电化学加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电蚀和电解熔炼。
简介
电化学加工是非传统加工的一个重要分支。它已经成为一种成熟的非传统加工技术，在许多领域得到了广泛的应用。
在电化学加工中，采用的是硅整流稳压电源，过去是用全波整流代替半波整流。纹波控制在5%以内，不仅提高了加工速度，而且限制了间隙内的电弧，防止了灰尘沉积在阴极上。在电压调节方面，采用了饱和电感和晶闸管两种调压方式。前者更适合当前的电化学加工水平。电源规格分为三级：小电源，电流50-500A，用于加工中小型阴极孔、去毛刺、抛光、电解车削；中电源，电流1000-5000A，用于加工中大小孔和腔体（50-150cm2）；使用电流为10000-40000A的大功率电源加工面积为200-1000cm2或以上的大型零件。常用的电压范围是12-20伏。硬质合金、钨、铜和铜锌合金的电化学加工需要特殊的电源。原因是这些材料的
晶格中的一些原子不易电离，而晶格中的其他原子则容易受到腐蚀。例如，碳化钨晶格中的碳原子不能在正电位条件下加工，而必须具有负电位（即电源电流具有负半波）；加工铜锌合金的电源不仅要有负半波，但对电流波形、正半波和负半波的间隔和排列也有一定的要求。使用专用电源还可以解决一些相对惰性离子在间隙中积累的问题，从而改变间隙电阻和电场分布，从而有效提高加工精度。
由于电化学加工过程中间隙短路，电源系统通常具有良好的短路保护功能，因此在发生火花和短路时不会损坏阴极和工件。
国内形势
自20世纪50年代以来，电化学加工已广泛应用于航空发动机叶片、圆柱形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀板等异型零件的加工。近年来，一些具有高重复性的电解液和混合气体电化学加工技术，大大提高了电解加工的成形精度，简化了刀具阴极的设计，促进了电解加工技术的进一步发展。
一、电解铝的生产工艺流程： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 阳极气体 气体净化 铝水轧制或铸造 回收氟化物 排放废气净化澄清 浇铸 铝锭（电解铝） 二、电解铝的生产成本 电解铝的生产成本构成主要分为： 氧化铝、电力、辅料（氟化盐及阳极碳等）、人工和折旧三部分。其中氧化铝、氟化盐及碳素材料是电解铝的原材料。平均一吨的电解铝需要消耗1.95吨的氧化铝，25KG氟化盐。 1.氧化铝成本 一般来讲，每生产一吨电解铝需耗费2吨氧化铝，但目前大多数厂家生产一吨电解铝耗费氧化铝约在1.93吨—1.98吨之间，虽然这一比例随着各个厂家的努力还会有下降的趋势，但下降的幅度很小，我们理解为常量。目前，氧化铝的市场价格基本维持在2200元/吨—2300元/吨，我们按照市场的基本稳定价格维持在2200元/吨上下，我们取每生产一吨电解铝所耗费1.95吨为常数，可以计算出目前一吨电解铝所耗氧化铝费用为4290元。 2.电费成本 由于目前国内河南的电解铝产量较大，因此以河南的电价作为计算，河南电解铝工业电价约为0.442元/kwh。根据国家政策，7月1日起，国家电价总体上调0.025元/kwh，由此估算目前平均电价为0.467元/kwh。 电解铝行业耗电量很大，由于生产技术装备水平的差异，各生产企业每生产一吨电解铝所耗费的电量差异较大，目前国内大体在14000kwh—16000kwh之间，按照国家2008年的
耗电标准，每吨电解铝生产电解铝环节综合交流电耗为14400kwh，电价调整前与电价调整后的每吨电解铝的电费成本分别约为6365元和6725元，上涨幅度大概为360元。 3.辅料 （1）阳极碳成本 目前世界上的电解槽分为自焙槽和预焙槽。由于阳极碳要先经过焙烧，多了些工序，因此阳极碳块的价格相对较高。目前，自焙槽由于污染严重，逐渐被国家淘汰，所以以目前较为常用的预焙槽进行核算。一吨阳极碳的市场价格约为2000元，每生产一吨电解铝预焙槽耗碳0.6吨，据此得出一吨电解铝所耗费的阳极碳为1200元。 （2）氟化盐 目前，氟化盐的市场价约为2600元/吨，一般每生产一吨电解铝只耗用25KG。根据核算，大概一吨电解铝所耗费的氟化盐65元。 综上所述，国内每生产一吨电解铝所耗费的社会平均原材料成本为4290（氧化铝）＋6725（电价）＋1200（阳极碳）＋65（氟化盐）＝12280元。这仅仅是制造成本当中最基本的直接材料费用，而一个企业要维持简单的社会再生产必须得支付企业人员的工资、管理费用、财务费用和销售费用、摊销机器厂房折旧费用、银行贷款利息及税金等，这些都应该计入企业的生产成本。根据易贸的数据统计，目前国内企业这方面的成本约占整个电解铝生产成本的13%，按近期电解铝市场价格为12280元/吨计算，这方面的成本为2029元左右，那么一吨电解铝的总成本为17637元左右。
电化学加工（ECM）利用电化学反应（或电化学腐蚀）来加工金属材料。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度和韧性的限制，在工业生产中得到了广泛的应用。常见的电化学加工包括电化学加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电蚀和电解熔炼。 介绍 电化学加工是非传统加工的一个重要分支。它已经成为一种成熟的非传统加工技术，在许多领域得到了广泛的应用。 在电化学处理中，采用硅整流稳压电源。过去采用全波整流代替半波整流。纹波控制在5%以内，不仅提高了加工速度，而且限制了间隙中的电弧，防止了灰尘沉积在阴极上。在电压调节方面，采用饱和电感和晶闸管两种调压方式。前者更适合当前的电化学加工水平。电源规格分为三个等级：小电源，电流50-500A，用于加工中小型阴极孔、去毛刺、抛光、电解车削；中型电源，电流1000-5000A，用于加工中、大孔、型腔（50-150cm2）；使用大功率电流电源10000-40000A，加工面积在200-1000cm2或以上的大型零件。常用的电压范围是12-20伏。铜和硬质合金需要特殊的电解电源。原因是这些材料晶格中的一些原子不易电离，
而晶格中的其他原子易受腐蚀。例如，碳化钨晶格中的碳原子在正电位条件下不能被加工，必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金的电源不仅要有负半波，而且要有负半波，正半波和负半波的间隔和排列也有一定的要求。使用专用电源还可以解决相对惰性离子在间隙中积累的问题，从而改变间隙电阻和电场分布，从而有效提高加工精度。 由于在电化学加工过程中间隙短路，电源系统通常具有良好的短路保护功能，因此在发生火花和短路时不会损坏阴极和工件。 国内形势 自20世纪50年代以来，电化学加工广泛应用于航空发动机叶片、圆柱形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀板等异形零件的加工。近年来，一些高重复性电解液和混合气体电化学加工技术大大提高了电化学加工的成形精度，简化了刀具阴极的设计，促进了电化学加工技术的进一步发展。
微细电化学加工技术现状与进展 摘要：微细电电化学加工是微细加工领域的一个重要研究方向，电化学加工是利用电化学阳极溶解的原理将零件加工成型，具有工具无损耗、加工表面质量好、与零件材料硬度无关、加工后工件无应力和变形等优点，近年来随着电解加工理论的进一步成熟，微细电解加工以其独特的优势有望成为微细加工领域的又一主流技术[1]。微细电化学在未来的微纳加工中必将大有作为。本文介绍了国内外微细电化学加工技术、微细电化学加工电源及检测技术的研究现状[2]。结合国内外微细电化学加工技术的最新进展，系统地综述了微细电化学加工在多个方面的研究情况和工艺特点[3]。 关键词：电化学；电化学加工；微细电化学加工；脉冲电源。 电化学 电化学是一项古老的技术，是从研究电能与化学能的相互转换开始形成的。到20 世纪50 年代中期，苏联、美国和我国才相继开始了电解加工工艺的试验研究，电解加工也逐渐得到了发展。随着科学技术的不断发展和深入，电化学的研究领域不断拓宽和扩展，在电化学基础上开拓的电化学加工技术，支撑了电铸、电镀、电解冶炼和电解合成、电解加工、材料腐蚀的控制等重要的产业部门，已迅速地发展成为具有重大工业意义的一项技术。 电化学加工 电化学加工技术主要是利用金属材料发生氧化还原的电化学过程来实现去除材料和增加材料的目的。电化学加工技术自问世以来，以其新颖的加工原理而得到了极为广泛的应用，已成为当前机械加工领域中不可缺少的加工方法。电化学加工技术是一种特种加工技术，目前在微细加工中已占有重要的位置。由于加工过程是以离子单位方式进行的，所以在微细加工中占有重要的位置。随着现代电力电子技术的发展，针对电化学加工对精度和表面质量的要求，逐渐采用脉冲电源替代直流电源，而且脉冲电源的频率也在不断提高。另外，计算机控制技术的发展，使采用简单形状电极加工复杂结构的工件成为可能，使电化学加工技术有了广阔的应用前景[4]。电化学加工是一种基于在溶液中通电，使离子从一个电极移向另一个电极，从而将材料去除或沉积的方法，因此。它应是未来微、纳
铝电解电容器生产工艺流程(DOC 6 页) 部门： xxx 时间： xxx 制作人：xxx 整理范文，仅供参考，勿作商业用途
铝电解电容器生产工艺流程（附图片） (2009/12/18 15:19) 铝电解电容器主要原材料: 阳极箔、阴极箔、电解纸、电解液、导箔、胶带、盖板、铝壳、华司、套管、垫片等 生产工序 切割、卷绕、含浸、装配、老化、封口、印刷、套管、测量、包装、检验等 电解电容原材料分切 小型电解电容器自动卷绕机
大型电解电容器自动卷绕机 电解电容芯子含浸 电解电容高温老化 电解电容性能测试
铝电解电容制造进程： 第一步：铝箔的腐化。 倘若拆开一个铝电解液电容的外壳，你会看到内里是几多层铝箔和几多层电解纸，铝箔和电解纸贴附在一起，卷绕成筒状的机关，这样每两层铝箔中间便是一层吸附了电解液的电解纸了。 铝箔的制造要领。为了增大铝箔和电解质的战争面积，电容中的铝箔的外观并不是平滑的，而是通过电化腐化法，使其外观形成崎岖不屈的形状，这样不妨增大7~8倍的外观积。电化腐化的工艺是较量庞杂的，此中涉及到腐化液的种类、浓度、铝箔的外观状态、腐化的速率、电压的动态均衡等等。 第二步：氧化膜形成工艺。 铝箔通过电化腐化后，就要运用化学方法，将其外观氧化成三氧化二铝——也便是铝电解电容的介质。在氧化之后，要仔细检讨三氧化二铝的外观，看是否有雀斑也许龟裂，将不足格的清除在外。 第三步：铝箔的切割。 这个措施很简单明白。便是把一整块铝箔，切割成几多小块，使其适当电容制造的必要。 第四步：引线的铆接。 电容外部的引脚并不是直连接到电容内部，而是经过内引线与电容内部连结的。因此，在这一步当中我们就必要将阳极和阴极的内引线，与电容的外引线经过超声波键正当连结在一起。外引线通常采纳镀铜的铁线也许氧化铜线以削减电阻，而内引线则直接采纳铝线
电化学加工（对金属材料的加工方法）： 电化学加工(electrochemical machining ) 利用电化学反应（或称电化学腐蚀）对金属材料进行加工的方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。 简介： 电化学加工(Electrochemical Machining，ECM)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。 电化学加工使用硅整流的稳压电源，并以全波整流取代了过去的半波整流，保持5%以内的纹波，不仅提高了加工速度，而且还遏制了间隙内的电弧和防止污物沉积于阴极。在调压方面，使用了饱和感抗器调压和晶闸管调压两种方式。前者更适应目前电化学加工的水平。电源规格分为3档：小型电源，电流为50～500安，用于加工小孔、去除毛刺、抛光和用于中小型的阴极进行电解车削；中型电源，电流为1000～5000安，用于加工中等面积（50～150厘米2）的型孔和型腔；大型电源，电流为10000～40000安，用于加工大型零件，加工面积可达200～1000厘米2或更大一些。通常使用的电压范围为12～20伏。对硬质合金、钨、铜、铜锌合金等材料进行电解加工时，要求使用特殊电源。因为若用普通的直流电源进行加工，则这些材料点格中的某些原子不易离子化，而点格中的另一些原子却受到大
量腐蚀。例如，碳化钨点格中的碳原子，在正电位条件下不能加工掉，而必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金用的电源，不但要有负半波，而且对电流的波形，正半波与负半波的间隔和排列方式都有一定的要求。使用特殊电源也可解决间隙内某些相对惰性离子的积聚以及由此改变间隙电阻和电场分布的问题，从而能有效地提高加工精度。 由于电化学加工时，间隙内难免会产生短路，通常电源系统都具有良好的短路保护功能，以使阴极和工件在产生火花和短路时不发生损伤。 国内情况： 中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺，大大提高了电解加工的成型精度，简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。 分类： 电解加工 利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。 当工具阴极不断向工件推进时，由于两表面之间间隙不等，间隙最小的地方，电流密度最大，工件阳极在此处溶解得最快。因此，金属材料按工具阴极型面的形状不断溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极型面近似相反的形状为止，此时即加工出所
2011 年春季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:微细超精密机械加工技术原理及系统设计学生所在院（系）:机电工程学院 学生所在学科:机械设计及理论 学生姓名:杨嘉 学号:10S008214 学生类别:学术型 考核结果阅卷人
微细加工技术概述及其应用 摘要 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法，现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，从微细加工的发展来看，美国和德国在世界处于领先的地位，日本发展最快，中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。 关键词：微细加工；电火花；微铣削 1微细加工技术简介及国内外研究成果 1.1微细加工技术的概念 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法。在微机械研究领域中，从尺寸角度，微机械可分为1mm~10mm的微小机械，1μm~1mm的微机械，1nm~1μm的纳米机械，微细加工则是微米级精细加工、亚微米级微细加工、纳米级微细加工的通称。广义上的微细加工，其方式十分丰富，几乎涉及现代特种加工、微型精密切削加工等多种方式，微机械制造过程又往往是多种加工方法的组合。从基本加工类型看，微细加工可大致分为四类：分离加工——将材料的某一部分分离出去的加工方式，如分解、蒸发、溅射、切削、破碎等；接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工方式，如蒸镀、淀积、生长等；变形加工——使材料形状发生改变的加工方式，如塑性变形加工、流体变形加工等；材料处理或改性和热处理或表面改性等。微细加工技术曾广泛用于大规模集成电路的加工制作，正是借助于微细加工技术才使得众多的微电子器件及相关技术和产业蓬勃兴起。目前，微细加工技术已逐渐被赋予更广泛的内容和更高的要求，已在特种新型器件、电子零件和电子装置、机械零件和装置、表面分析、材料改性等方面发挥日益重要的作用，特别是微机械研究和制作方面，微细加工技术已成为必不可少的基本环节。 现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，微细超精密加工的主要方法如下： 微细电火花加工技术的研究起步于20世纪60年代末，是在绝缘的工作液中通过工具电极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时、局部高温来熔化和汽化蚀除金属的一种加工技术。由于其在微细轴孔加工及微三维结构制作方面存在的巨大潜力和应用背景，得到了
电化学加工 摘要：电化学进行加工的各种方法的研究。电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等发展较快。目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法，并在国民经济中发挥着重要作用。 关键词:电化学加工、微细加工、 一、电化学加工的发展历程 早在1834年法拉利发现了电化学作用原理，后又开发出如:电镀，电铸，点解加工等化学方法，并在工业上得到广泛的应用。中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺,大大提高了电解加工的成型精度,简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。电化学加工的基本原理是用两片金属作为电电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。导线和溶液中均有电流通过。但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。 二、电化学加工的基本原理和特点 基本原理：电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。导线和溶液中均有电流通过。但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。 特点：电化学加工的最大优点是可以用来加工复杂的三维曲面，而且不会留下来条纹痕迹。采用不锈钢制造的阴极工具，可以把很多初步形成的零件加工到具有极高的外形尺寸要求。电化学加工的特点是： 1、可对任何金属材料进行形状，尺寸和表面的加工。加工高温合金，钛合金，淬硬钢，硬质合金等难加工金属材料时，有点更加突出。 2、加工无机械切削力和切削热的作用，因此加工后表面无冷硬层，残余应力。 3、无毛刺加工。 4、工具和工件不接触，工具无磨损。 5、加工可以在大面积上同时进行，也无需划分粗，精加工，具有较高的生产率。 6、电化学作用的产物（气体和废液）对环境有污染，对设备也有腐蚀。 三、电化学加工的工艺类型 电化学加工按其作用原理课分为三大类。 第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工，主要有点解加工，电镀抛光等； 第二类是利用电化学阴极沉积，涂覆进行加工，主要有电镀，涂镀，电铸等； 第三类是利用电化学加工与其他加工方法复合加工工艺，目前主要有电化学加工与机械加工相结合，如电解磨削，电化学阳极机械加工。 四、电化学加工设备
页码 1 — 6 埃马克高精密电解加工(PECM 技术——应对难加工材料的解决方案 汽车生产行业发展飞速,其趋势之一就是,建设新的生产基地,迎接新的挑战。特别是南美和中国,正在建设大量的生产基地,这些基地的规划会受到多种需求的影响。不仅需要建设具备创新技术和高度灵活的生产线来确保产量的提高(例如,每天出厂的乘用车数量,还要必须保障产品质量的不断提高。因此,在研发更有效的新工艺方面,对机械工程设计行业的创新者们提出了更高的要求,而埃马克(EMAG 的PECM 技术在对难加工材料制成的复杂零部件进行加工时拥有巨大的优势。 汽车工业、航空工业以及其他工业部门的发展为加工行业带来了巨大挑战,因为随着这些行业的发展和技术的进步,他们需要越来越多的难加工材料,以及制造更多具有特别复杂几何形状的新零部件。制造这些零部件所需的新工艺必须能够保证高效的生产工艺,和保证绝对的工艺完整性。 关注高难度的加工要求 在这种背景下,显而易见,生产计划人员必须要努力寻找新的创新性加工工艺。同时人们经常会问:那些机械工程设计领域中的新技术能否应对不断增长的生产需求?对于这一问题,埃马克集团旗下的一家电解加工(ECM 技术公司 EMAG ECM GmbH 给出了一个特殊的答案。埃马克的专家们利用他们称之为 PECM 的技术(“ P ”代表“精密”,进一步改进了该工艺。他们从一开始就特别关注加工复杂零部件
过程中所需的高难度任务。正如 EMAG ECM 技术销售主管理查德 ·凯勒所说:“在加工高强度合金时,许多用户至今仍依赖高速铣削和电火花放电加工。但是这项技术有自己的劣势,比如,工具磨损非常大,而且产生高温对材料造成不良影响。在PECM 中,则不会存在这些问 页码 2 — 6 题,即使出现这些现象,所造成的影响也是微不足道的。事实上,这正是该项工艺的特殊优势所在。” 高质量的工艺 该项工艺具有出众的优势:加工高强度合金(又被称为“超级合金”以及其它难加工材料时,工具基本上没有明显的磨损。产品表面光洁度非常高:没有毛刺,也没有材料结构损害。这是如何实现的呢?首先, EMC 工艺在清除材料的过程中,动作非常柔和。工件作为阳极,工具作为阴极,在这两极之间有电解液,电解液可以将金属离子从工件上剥离。由于工具的阴极形状代表了所期望的工件形状,因此仅在需要清除的地方清除材料即可。通过这种技术, 可以在非接触式、不受热效应影响的情况下加工出曲面、环形通道、凹槽或腔室等形状,并且能够确保最高的精确度。 更高的效率 凯勒先生说:“这项工艺使我们能够生产最为精致和复杂的零部件。我们已经有意识地将 ECM 发展为 PECM ,以确保我们能够在越来越小的部件上实现更高精度
[知识]电化学去毛刺工艺 电化学去毛刺工艺 摘要:介绍了脉冲电化学去毛刺工艺的加工机理及工艺要点(工具阴极、脉冲电源、电解液 等)，并给出了加工实例。 1 引言 机械零件在制造加工过程中产生的毛刺不仅直接影响零件本身的精度和外观质量，还会影响整个产品的使用性能和寿命。此外，由于去毛刺工序要花费工时和费用，因此将直接影响产品的成本和价格，成为降低生产成本的障碍之一，全世界每年花费在去毛刺方面的费用约为100亿美元。目前，国外已从系统工程的角度来研究毛刺问题，并成立了“世界去毛刺协 会”(Worldwide Burr Technology Committee，WBTC)，大力实施“毛刺工程”(Burr Engineering)。去毛刺工艺属于表面光整加工范畴，目前主要采用刮刀、油石、砂布、钢丝刷轮、滚磨、振动、喷沙和撞击等手工或机械方式以及化学、高温、水射流、磨粒挤压、电化学、脉冲电化学等非机械方式去除毛刺(航空业还采用机器人打磨等方式去毛刺)，这些不同的去毛刺方法各有利弊。去毛刺一般为零件的最终精加工工序，因此在去除毛刺的同时还 必须保证零件具有良好的表面质量，其加工效果与选用的去毛刺工艺方法密切相关。 2 脉冲电化学去毛刺加工机理 脉冲电化学去毛刺是一种符合“绿色制造”要求的先进去毛刺工艺。该工艺采用脉冲电源代替直流电源，并在非线性电解液中进行加工;加工时，工件接脉冲电源的正极，与毛刺部位相对应的工具电极接脉冲电源的负极，工件阳极与工具阴极
之间保持较小的加工间隙，且工具阴极无进给。该工艺具有以下特点:?由于加工所用电解液为中性无机盐水溶液，因此不会污染环境;?由于脉冲电流的间隙作用和压力波的搅拌作用改善了加工间隙内的电场和流场条件，降低了对电解液流动特性的要求，因此有利于获得稳定、理想的加工过程;?由于在加工过程中无切削力，不会形成附加应力和表面变质层，因此可改善加工表面微观几何形貌 以及零件的物理、化学和机械性能。 图1 脉冲电化学去毛刺加工的基本原理脉冲电化学去毛刺加工的基本原理如图1所示。工件接脉冲电源的正极，工具电极接脉冲电源的负极，工具阴极与工件毛刺部位对应放置。加工时，首先在加工间隙内加入电解液，然后接通脉冲电源，此时工件阳极表面将发生氧化反应，工具阴极则将发生还原反应。工件阳极的基本电化学反应式为 n+M-ne?M n+M+n(OH)?Fe(OH)? n 工具(阴极)的基本电化学反应式为 +2H+2e?H? 2 加工时，在工件阳极附近形成一层很薄的氧化膜，可在工件阳极与电解液之间起到隔离作用。该氧化膜具有较高的电阻和较小的电导率，可阻止工件阳极表面进一步溶解，对工件阳极具有一定保护作用。在电解液的快速冲刷作用下，工件阳极表面凹陷处的氧化膜因不易扩散而较厚;工件阳极表面凸出处(如毛刺、微观凸出部位等)的氧化膜因容易扩散而较薄。由于氧化膜的分布不均匀，使毛刺等凸出部位始终与新鲜的电解液接触，因此毛刺部位的金属溶解
微细加工技术及其应用 Last revised by LE LE in 2021
微细加工技术及其应用 微细加工技术是由瑞士BinC公司发明的一种新型加工工艺，在2004年法国巴黎举办的国际表面处理展览会（SITS）和2004年在法国里昂举办的ALLIANCE展览会上荣获2项发明奖。微细加工工艺和设备拥有国际专利。 微细加工技术结合了超精增亮和超精抛光两项革新技术，能够有选择性地保留表面的微观结构，以提高表面的摩擦和滑动性能（表面技术），以机械化和化取代传统的手工抛光，提高表面的美学功能。这种微细加工技术应用于切削刀具、冲压和锻造工具，航空、汽车、医疗器械、塑料注射模具等机械零件的表面处理，能够极大地改善零件表面的性能。 微细加工原理 微细加工技术采用全方式对金属零件表面进行超精加工，通过一种机械化学作用来清除金属零件表面上1～40μm的材料，实现被加工表面粗糙度达到或者好于ISO标准的N1级的表面质量。微细加工技术主要应用于超精抛光和超精增亮这两个领域。超精抛光使传统的手工抛光工艺化；而超精增亮则生成新的表面拓扑结构。 微细加工技术的一个突出优点是能够赋予零件表面新的微观结构。这些微观结构能提高零件表面对特定应用功能的适应性。如减小摩擦和机械差异、提高抗磨损性能、改善涂镀前后表面的沉积性能等。 总的说来，超精增亮可去除次级微观粗糙表面，次级粗糙表面的厚度在0～20μm之间，位于零件表面初级微观粗糙面的峰尖之间。而超精抛光则部分或整体去除初级微观粗糙表面，其值在10～40μm之间，当然这取决于零件材料表面的初始状态。
微细加工技术迄今能够加工的材料有退火及淬火钢、铜及铜合金、铸铁、Inconel镍合金（镍基合金）、钛金属、表面硬涂层处理前后的预处理（PVD、CVD、电镀）。 技术专利 微细加工技术是一种有选择性地精修被加工对象表面微观粗糙度和拓扑结构的创新性微观加工工艺。这种机械化学加工工艺是一种全化的加工工艺，适用于汽车制造、电子、化工、冶金、机械制造、航空制造等行业，尤其是模具、刀具和机床工具、高精密零件、光学器件，以及硬涂层处理前后的表面预处理加工。 微细加工技术的应用 微细加工技术通过改变材料表面的微细结构，能够减小摩擦、提高抗磨损性能，显着地提高材料的表面性能，在刀具行业具有广阔的应用前景。如采用超精增亮技术，彻底消除次级微观粗糙表面，减小摩擦，能够提高刀具的排屑性能，降低切削力；而保持初级粗糙表面，有利于润滑油膜，提高刀具的排屑性能，减少发热；如果在涂层处理前优化预处理涂层基面，或者在涂层之后彻底清除涂层引起粗糙表面，则能够提高PVD涂层的附着性能，延长刀具的使用寿命，消除刀具表面的积屑瘤问题。 这种创新的加工工艺近几年来在诸多工业领域的实际应用清楚地表明，微细加工技术能够大幅降低超精加工的成本；极大地缩短生产周期；方便地提高表面的质量，并且采用这种加工工艺加工出来的表面具有无以伦比的一致性和再现性。
纳秒脉冲电流提高微细电化学加工精度的研究 张朝阳1 朱 荻2 1.江苏大学,镇江,212013 2.南京航空航天大学,南京,210016 摘要:分析了电极反应的暂态过程,探讨了超短脉冲电流提高电化学加工精度的机理,并根据法拉 第定律和巴特勒伏尔摩方程建立了电化学暂态加工的数学模型。在微细电化学加工系统中,采用纳秒 级的超短脉冲电流,通过加工试验验证了理论分析,加工出了直径为20 μm 的微小孔。关键词:微细电化学加工;纳秒脉冲电流;理论模型;加工精度 中图分类号:T G662 文章编号:1004—132X (2008)14—1716—04 R esearch on Improving the Machining Accuracy of Micro -ECM by N anosecond Pulse Current Zhang Zhaoyang 1 Zhu Di 2 1.Jiangsu U niversity ,Zhenjiang ,Jiangsu ,212013 2.Nanjing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Nanjing ,210016 Abstract :According to t he t ransient p rocess of electrochemical reactions ,t he mechanism of t hat ult ra -short p ulse current can imp rove t he machining accuracy of ECM was investigated.And t he t heoretical model of ECM transient process was developed based on t he Faraday ’law and Butler -Volmer equatio n.The t heoretical analysis was verified wit h t he subsequent machining experiment s. U sing t he application of nano second p ulse current ,t he micro -hole wit h 20μm in diameter is machined in t he micro -ECM experimental system. K ey w ords :micro -ECM ;nanosecond p ulse current ;t heoretical model ;machining accuracy 收稿日期:2007—07—02 基金项目:国家自然科学基金资助重点项目(50635040) 0 引言 电化学去除加工技术———电解加工(elect ro 2chemical machining ,ECM )是利用电化学反应溶解去除工件材料,实现成形加工的制造技术。由于工件被加工表面不会出现熔凝层、热影响区和残余应力等加工缺陷,而且工具电极不存在损耗等特点,使其具有一定的优势,尤其是对于毫米或微米级的微小零件的加工更是如此[1,2]。然而,电化学加工过程中的杂散腐蚀现象会严重影响微细加工的精度。最近国外的研究人员在电解加工系统中采用参比电极和辅助电极技术,精确控制电极电位,并利用纳秒脉冲电源,抑制杂散腐蚀作用,实现了微米级去除量的可控电化学反应[3]。本文通过纳秒脉冲电解加工与一般电解加工的比较,分析了纳秒脉冲对电化学反应的影响作用。根据电极反应的暂态过程,探讨纳秒脉冲微细电解加工的机理,建立加工过程的数学模型,并利用加工试验验证所作的理论分析。 1 纳秒脉冲电解加工的特点 纳秒脉冲电解加工作为一项新技术与以往的 电解加工有很大区别。一般电解加工采用直流电源,对工具阴极和工件阳极连续供电,电解液流过两极之间的加工间隙构成导电通路。阳极表面在电化学反应作用下不断溶解,实现工件材料的去除,加工效率高,但加工精度只有012～017mm 。为提高加工精度,脉冲电源逐渐替代了直流电源。脉冲电解加工时电源周期间歇供电,利用加工过程中压力波的脉冲效应产生去极化、散热的效果,提高加工间隙内流场、电场的均匀性以及加工过程的稳定性,强化电流效率η对电流密度i 的非线性特性。早期的脉冲电解以低频(数十赫兹)宽脉冲(毫秒级)电流周期供电,使加工精度提高到了011～012mm 。但加工效率较低,脉冲效应未能充分体现。于是研究人员提出了高频(千赫兹)窄脉冲(数十微秒)电解加工,脉冲效应随着频率提高而相应加强,使电解加工的非线性特性被进一步强化。同时脉宽变窄,使单个脉冲能量减小,导致间隙热平衡温度下降,稳定加工的最小间隙 变小,加工精度可以达到50μm ,使其进入了微细加工领域。 随着加工精度的提高,加工间隙减小至数十微米,电解产物的及时排出变得越来越困难。因为金属工件在NaNO 3等非线性电解液中的加工 中国机械工程第19卷第14期2008年7月下半月
微细电化学直写加工技术的研究 郑云飞李勇杨光周兆英 （清华大学精密仪器与机械学系） 摘要：围绕微细电化学加工技术的探索雌及在微型机械／ＭＥＭｓ中的应用，构建了基于微细电化学加工用电源、微进给机构、状态检测模块和计算机的微细电化学直写加工系统，初步实验研究了微小探针和微小孔的制作工艺，以及分别采用材料去除和淀积的直写加工技术。 关键词：微细电化学加工微细探针微小孔直写加工 １前言 电化学加工包括材料去除的电解加工和材料淀积的电铸加工。微细电化学加工（ＭＥＣＭ：ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＣｈｅｍｉｃａｌＭａｃｈｉｎｉｎｇ）用去除加工方式可以制作微小孔、微细探针和微小三维形状等；用淀积加工方式可以进行复杂结构的制作，特别是其与光刻等技术结合更可以获得微小的三维复杂结构。微细电化学加工独有的特点使其在微型机械／ＭＥＭＳ中得到越来越广泛的应用。 微细电化学加工的探索和研究．主要是基于生长和去除两种方式的微细电化学直写加工技术的研究，以及基于光刻技术的电铸成型三维微小结构的探索。 微细电化学直写加工包括微细探针的制作、淀积直写加工和去除直写加工。在微细探针制作方面，天津大学精仪系采用了反馈控制技术和纵向进给技术获得了尖端曲率半径可控并且表面无台阶的光滑的微细ＳＰＭ探针【１】。日本东京工业大学利用直流电抛光技术，对利用交流电抛光技术获得的微细钨探针形状进行了优化，并对直流和交流屯抛光的电参数进行了对比口Ｉ。土耳其Ｏｓｍａｎｇａｚｉ大学物理系采用电化学刻蚀技术并利用环状电极之间厚度一定的电解液薄膜获得尖端半径在１２５－－５００ｎｍ的Ａｕ微细ＳＴＭ探针【３】，这项技术使加工电流自然切断，解决了电解液中的残存电流损坏刚形成的ＳＴＭ针尖的问题。 在采用淀积直写加工方面，ＭＩＴ的Ｍａｄｄｅｎ和Ｈｕｎｔｅｒ采用局部淀积技术，通过部分绝缘的 超微探针电极，利用探针与工件间的相对运动获得了复杂的三维微小构件１４］。加拿大Ｍａｎｉｔｏｂａ大学利用基于扫描电化学显微镜的简单仪器，以金属Ｐｔ作为扫描电极，ＣｕＳＯ．溶液为电解液，获得了直径２５ｕｍ，高２ｍｍ的铜柱，并对加工过程中的各种工艺参数进行了对比和优化ｐＩ。 对于微细电化学去除加工，日本精工将电化学加工与扫描探针显微加工技术结合，加工线宽达到１００ｎｍ的量级嗍。 在基于光刻技术对于微小三维结构的制作研究方面，主要是利用光刻技术制作掩模板．然后运用电铸技术进行微小三维结构制作。其中最典型的～种加工方式是ＬＩＧＡ工艺¨Ｉ。通过引入ｘ射线深度曝光以及电铸、注塑的方法，ＬＩＧＡ工艺在对各种材料和深度加工方面有着明显的优势，基于电化学原理的电铸技术是其中的核心技术。另外，为了实现更为复杂的三维结构，美国ＵＳＣＦ８Ｉ，以及韩国ＫＡＩＳＴｔ９】等分别在电化学加工与光刻加工直接结合的多层电铸技术方面取得较大进展。这种技术的主要优点在于直接成型金属结构，加工层数大幅度提高，这样便有利于三维复杂结构的制作，另外加工温度很低可以与Ｉｃ工艺兼容，并且可以批量制作，不需要超净加工环境，只是加工分辨率尚在一二十微米量级。 ２基本加工原理与系统构成 去除直写加工是基于电解加工原理。即在一定的外加电压下，将电流通过电解池，在阴、阳两极分别发生氧化、还原反应的电化学
电化学加工技术研究现状及趋势 郭旭东 （大连科技大学机械自动化学院, 大连，大连） （15级机械工程专业，2015023234321） 摘要：与机械加工相比，电化学加工能加工出复杂的型面、腔孔，加工高硬度、高韧性、高强度材料，生产率高。电化学加工包含抛光、电镀、电刻蚀和电解磨削。与传统的加工方法相比，有很大的优势。而且未来电化学加工的更是朝着微系统、纳米材料合成方面发展，具有很高的应用前景。 关键词：生产率；抛光；电镀；电刻蚀；电解磨削 Current status and trend of electrochemical machining technology LIU Dong (College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBeiWuHan 430074) Abstract:Compared with machining, electrochemical machining can produce complex surface and cavity, which can be processed with high hardness, high toughness, high strength materials and high productivity. Electrochemical machining includes polishing, electroplating, electro etching and electrochemical grinding. Compared with the traditional processing methods, there is a great advantage. And the future electrochemical processing is toward the development of micro system, nano materials synthesis, has a very high application prospects. Keywords: efficiency;polishing;electroplating;electroetching;electrochemical grinding 1、前言 电化学加工的基本理论建立与19世纪末，但在工业上的大规模应用，还应该是在20世纪30~50年代。目前，电化学加工已经成为我国民用、国防工业中的一个不可或缺的加工手段。电化学加工是一种重要的特种加工方法, 已被广泛应用于难加工金属材料、复杂形状零件的批量加工中。它利用金属的电解现象[1]，在通电的电解液[2-5]中，使离子从一个电极移向另一个电极，从而实现对工件材料的双向加工[6]，即阳极溶解去除(如电解、电化学抛光)和阴极沉积生长(如电镀、电铸)。无论材料的减少或增加，加工过程都是以离子的形式进行的，而金属离子的尺寸非常微小，因此，从原理上讲，电化学加工可以实现加工精度和微细程度在微米级甚至更小尺度的微加工。只要采取措施精确地控制电流密度和电化学反应发生的区域，就能实现电化学微加工[7-11]，达到对金属表面进行微量“去除”或“生长”加工的目的。 电化学是一门古老而又年轻的学科，一般公认电化学起源于1791年意大利解剖学家伽伐尼发现解剖刀或金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象。1800年伏特制成了第一个实用电池，开始了电化学研究的新时代。在经历了一个多世纪以后，电化学科学的发展和成就举世瞩目，无论是基础研究还是技术应用，从理论到方法，都有许多重大突破。电化学科学的发展，推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题，已经作出并正在作出巨大的贡献。[12]
武汉工程职业技术学院 毕业论文 课题名称机加工细微加工技术概述及其应用 学生姓名陈凯 . 学号1104180317 专业模具设计与制造 班级 2011级模具三班 指导教师秦丽萍 年月日
目录 摘要 (3) 引言 (4) 第一章微细加工技术简介及国内外 (5) 1.1 (5) 1.2 (9) 第二章微细加工技术应用实例 (11) 2.1 (11) 2.2 (13) 总结 (15) 参考文献 (16)
3 微细加工技术概述及其应用 摘要：微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法，现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，从微细加工的发展来看，美国和德国在世界处于领先的地位，日本发展最快，中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。 关键词：微细加工；电火花；微铣削
引言：随着科学技术的发展，近年来在IT 、医疗器械以及通讯领域，人们对微小型零件(如：微型传感器、微型加速度计、微透镜阵列等)的需求日益增加。这种需求的增加促进了微细加工技术的发展。在目前的多种微细加工技术中，微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem ，MEMS)一直是主流技术之一。由于MEMS 技术衍生于微电子技术，它的主要加工对象被限制在硅基材料上，并且工件的几何形状基本上是简单的二维形状，因而只有在大规模集成电路的批量制造等方面才是经济的。微细切削加工技术，特别是微细铣削作为MEMS 技术的补充，由于其几乎不受加工对象材料和几何形状的限制而受到研究人员的重视，正在成为微细加工技术中的新生力量。 近年来，采用传统的机械加工方法而进行微细制造的研究越来越受到人们的重 视，针对特征尺寸在 410~10m 所谓中间尺度微小机械零件的微细切削制造成为一大研究热点，其原因是机加工具有几大优势： 1加工精度高； 2生产效率高、灵活； 3能加工任意三维特征的零件； 4能加工包括钢在内的多种材料；
第3卷第2期2005年6月纳 米 技 术 与 精 密 工 程Nanotechnology and Prec isi on Eng i n eer i n g Vol .3 No .2 Jun .2005 微细电化学加工技术3 朱 荻,王明环,明平美,张朝阳 (南京航空航天大学机电学院,南京210016) 摘 要:开展了微细电化学加工技术的试验研究工作,内容包括微细电铸和微细电解加工.讨论了微细电化学加工的工艺特点和主要技术步骤.针对若干典型微结构,提出了相应的微细电化学加工方法和技术方案,采取了纳秒脉宽脉冲电流、电化学微铣削等手段,结合若干实例进行了加工试验,例如:微缝电解加工、微轴电解加工、微针尖电解加工及微齿轮模具模芯电铸成型等,获得了很好的试验结果.提出的加工方法在金属零件微制造方面有着重要的应用前景. 关键词:微细加工;电化学制造;脉冲电流 中图分类号:TG661 文献标识码:A 文章编号:167226030(2005)022******* M i cro Electrochem i ca l Fabr i ca ti on Z HU D i,WANG M ing 2huan,M I N G Ping 2mei,Z HANG Zhao 2yang (College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing 210016,China ) Abstract :This paper is focused on develop ing m icr o electr ochem ical fabrication p rocesses,including m icr o e 2lectrofor m ing and m icro electrochem ical machining .The p rincip le,advantage and so me i m portant issues of m i 2cro electrochem ical fabricati on p rocesses are discussed .For s ome ty p ical m icr ostructures,methods and techni 2cal r outes were suggested in m icr o electrochem ical fabrication by emp loying nanosecond 2width pulse current,and electrochem ical m icr omachining,etc .Several examp les of m icro electr ochem ical fabrication are intr oduced,such as m icro beaning,m icr o p ins and tip s,m icr o gear mould,etc .The p resented method has a potential ap 2p licati on in the m icr o part fabricati on . Keywords :m icro machining;electr ochem ical fabrication;pulse current 微细加工在许多工业领域中有着重要而广阔的应 用前景,是当今最为活跃的研究领域之一.微细加工技术源于半导体集成电路制造工艺,但发展至今其内涵已经大大拓宽,不局限于I C 工艺中的硅片刻蚀技术,L I G A 、L I G A 2L I KE 、微细电加工、微细束流加工及微细 切削等多种加工技术已经成为微细加工技术中的重要组成部分.微细加工任务不是由某一项技术独自完成的,而是由许多方法和技术所共同承担.这些方法各有所长,相辅相成,构成了微细加工技术群,承担着丰富多样的微细加工任务.就微型飞行器而言,在传感、控制和采集等单元部件上较多地采用微硅技术;而在推 进、动力及执行等单元系统方面,涉及到微齿轮、传动 轴、臂、机翼、尾舵、桨和减速器等的制造,则更多地依靠其它微细加工手段.微细加工目前主要涉及微米级的精度及结构,这是由已有的微细加工技术所具有的能力和工业需求所决定的.从发展的角度看,微细加工包括微米级加工和纳米级加工,或者说,微细加工技术正在向纳米尺度领域发展和延拓. 电化学制造技术是一种特种加工技术,目前在微细加工中已占有重要的位置.电化学制造技术按原理分为两类,一类是基于阴极沉积的增材制造技术———电铸(electr ofor m ing ),另一类是基于阳极溶解的减材 3收稿日期:2005203224. 作者简介:朱 荻(1954— ),男,博士,教授.E 2mail:dzhu@nuaa .edu .cn .