兆声功率密度对同轴兆声辅助喷射电沉积镍的影响

[目的]金属微器件在电沉积过程中往往会产生较大的残余应力,对微器件的尺寸精度、力学性能和良率产生不利影响。[方法]为降低镀层的残余应力,在喷射电沉积镍过程中施加同轴兆声辅助。研究了兆声功率密度对Ni镀层形貌、表面粗糙度、显微硬度和残余应力的影响。[结果]施加同轴兆声辅助后,所得Ni镀层的宏观和微观形貌都有所变差,表面粗糙度略微增大,显微硬度变化不大,但残余应力显著降低。当兆声功率密度为10 W/cm2时,Ni镀层的残余应力最低,比无兆声辅助时所得Ni镀层低了37.75%。[结论]在电沉积过程中施加兆声辅助能够有效降低镀层的残余应力。

同轴兆声辅助射流电解加工工艺研究

针对电解加工的杂散问题,提出了同轴兆声辅助射流电解加工方法,利用该方法对304不锈钢的电解加工过程进行理论分析与实验研究。分析结果表明,兆声辅助不仅能增强电解液流速,使阳极被加工区域的电解液不断更新,还能促进反应气体排出,从而提高电解加工精度与加工效率。研究结果表明,固定电解液流量0.9 L/min、电解电压50 V时,22 W兆声功率下的电解圆形凹坑的深径比为0.173,相比无兆声下提高12.34%,同时也进一步提升了沟槽刻蚀深宽比,验证了兆声辅助射流电解的有效性。

光学元件兆声辅助化学刻蚀工艺参数优化

对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明:兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。

基于纳米压痕技术的兆声辅助电铸微器件残余应力研究

微电铸已成为制作金属微器件的关键技术之一,然而微电铸层中过大的残余应力会给微器件的尺寸精度与使用寿命带来极大的影响。针对一款悬臂型后座保险锁微器件在电铸阶段出现的变形现象进行分析,基于纳米压痕技术,以有、无兆声辅助电铸微器件为被测样片开展了应力测试实验,讨论了纳米压痕技术中两种常用的计算模型对应力测试结果的影响。结果表明:兆声辅助电铸器件中的残余应力相对无兆声辅助电铸器件减小了57.84%,验证了兆声辅助电铸能有效减小铸层中残余内应力,并从声流和稳态空化两种理论解释了兆声辅助电铸过程中铸层残余内应力减小的原因。

大面积金属网板模具的制造

利用UV-LIGA工艺制造了一款总体尺寸为60×60mm×300μm.深宽比为6、开孔率高达93%的金属铢网板模具。该网板具有面积大、厚度大及开孔率高等特点。在电铸过程中,为降低大面积网板铸层中的残余应力,采用了兆声辅助微电铸的方法。去胶释放后微细网板结构未出现翘曲变形、分层等问题,满足使用要求。本文研究表明:兆声辅助微电铸方法是制造大面积、大厚度、低应力金属微器件的一种有效方法。