微細(xì)硅工具電極的制備及其微細(xì)電解加工實驗

劉國棟 ，李 勇 ，孔全存 ，佟 浩 ，鐘 昊

（1.清華大學(xué)機械工程系，精密超精密制造裝備及控制北京市重點實驗室，北京100084；2.北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京100192）

微細(xì)硅工具電極的制備及其微細(xì)電解加工實驗

劉國棟1，李 勇1，孔全存2，佟 浩1，鐘 昊1

（1.清華大學(xué)機械工程系，精密超精密制造裝備及控制北京市重點實驗室，北京100084；2.北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京100192）

提出了一種采用重?fù)诫s單晶硅作為工具電極基體、二氧化硅/氮化硅作為絕緣層的硅工具電極用于微細(xì)電解加工。設(shè)計了利用體硅濕法腐蝕實現(xiàn)電極基體成形，化學(xué)氣相沉積制備絕緣層的微細(xì)硅工具電極制備工藝。初步實驗得到電極加工部尺寸約為100 μm，絕緣層厚度為800 nm的硅工具電極。利用高速旋轉(zhuǎn)的微細(xì)硅工具電極在18CrNi8材料上加工出了微細(xì)溝槽結(jié)構(gòu)和微細(xì)通孔。實驗結(jié)果驗證了側(cè)壁絕緣層對雜散腐蝕抑制作用的有效性。經(jīng)過96 min的持續(xù)加工實驗，電極絕緣層保持了可靠的絕緣效果。

微細(xì)電解加工；微細(xì)硅工具電極；側(cè)壁絕緣層；體硅濕法腐蝕

尺寸在200 μm以下微結(jié)構(gòu)的機械零件在汽車、生物醫(yī)療和精密儀器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，如發(fā)動機噴油嘴上的微噴孔和微流控芯片模具上的微結(jié)構(gòu)等，其尺寸形狀精度、表面質(zhì)量的要求越來越高。常用的加工方法有微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工、激光加工等，其中，微細(xì)電解加工將合金材料以離子形式溶解，可得到表面光滑的微結(jié)構(gòu)，保證零件材料的表面完整性，在微結(jié)構(gòu)加工中具有潛在優(yōu)勢[1-2]。……