添加剂调控电化学微流束3D打印

电化学增材制造技术由于成型精度高、孔隙率低、无热应力等优点,在微纳金属结构的制造中受到广泛关注。为提高电化学沉积技术的三维成型能力,提出了一种添加剂调控电化学微流束3D打印微铜结构的方法,并对该工艺参数进行了优化。详细分析了添加剂组分对铜结晶的微观调控作用,通过理论推导得出阴极表面沉积速率,并通过数值模拟探究沉积过程中的能量传递和物质运输。通过Taguchi实验初步筛选出工艺参数范围,并说明其交互作用。在Taguchi实验结果的基础上,通过响应曲面实验进一步缩小工艺参数,并说明各参数之间的影响。最后,以Taguchi和响应曲面实验得出的优化参数,进行不同尺寸微铜柱以及螺旋结构的3D打印,其不同尺寸铜柱的平均表面粗糙度S_(a)为0.065μm,螺旋工件的表面粗糙度S_(a)在0.106~0.159μm。实验结果表明:添加剂调控电化学微液束3D打印技术具有精确制造金属3D复杂结构和部件的能力,具备良好的工程应用潜力。