百微米级微流道模具掩膜电解加工试验

为在304不锈钢上加工出符合技术要求的百微米级微流道图案,减小掩膜电解加工的杂散腐蚀现象,利用间隙可调的电解装置进行了系列试验研究。基于法拉第电解定律和静电场数学模型,应用Comsol软件静电场和动网格模块,模拟得到微流道沟槽的成型规律,并为电流密度、电解液浓度和加工时间的参数选取提供依据。通过实验,研究了微流道沟槽的几何形貌及杂散腐蚀程度的影响因素,进而优化了微流道沟槽的形状并提高了尺寸精度。试验结果表明:电流密度是影响杂散腐蚀的主要参数,采用9A/cm^2电流密度时杂散腐蚀小,侧向腐蚀系数EF为3.77;组合各参数,可以电解加工出平均尺寸为498.48μm,208.92μm的微流道沟槽,深度方向加工速度可达83.57μm/min,侧壁垂直且表面平整,将模具宽度和深度控制在(500±10)μm、(200±10)μm之间。满足微流道模具的技术要求。

微流道模具掩模电解加工多场耦合数值模拟

针对医用微流道模具掩膜电解加工技术难题,应用Comsol软件建立多物理场耦合有限元模型,计算得到微流道段内流速分布。通过分析电解液入口流速对氢气气泡率、铁离子浓度和温度的影响,进而分析对电解液电导率的影响。在相同加工参数下,宽500μm、深200μm沟槽尺寸和形状的计算模拟结果与实验结果基本吻合,其深度方向最大误差为10.07μm、相对误差为5.03%,可为微流道模具掩膜电解加工的流场控制提供数值计算和实验依据。