Импульсное анодное растворение макроскопически неоднородной поверхности с искусственной изоляцией
|
СтатусДиссертация была зашищена 7 октября 2004Утверждена Национальным Советом 23 декабря 2004 Автореферат – 0.63 Mb / на румынском – 0.65 Mb / на русском |
Ключевые слова
электрохимической микрообработки при наличии изолирующих масок, микро- и макрораспределение локальных скоростей растворения, высокоскоростное растворение в полости, импульсная анодно-катодная обработка, локализация анодного растворения (фактор травления EF)Аннотация
На примере анодного растворения различных металлов и сплавов (медь, малоуглеродистая сталь, сплав инвар (Fe – 36 % Ni)) в активирующих (NaCl) и пассивирующих (NaNO3) электролитах, при различных геометрических, гидродинамических условиях (ВДЭ, струйное (спреерное) обтекание, «утопленный» ВДЭ) и толщинах изоляции исследованы скорость травления, а также закономерности микро- и макрораспределения локальных скоростей растворения в условиях электрохимической микрообработки при наличии изолирующих масок.
Показано, что условиями, обеспечивающими максимальную локализацию микрорастворения (растворения в полости) при максимально возможной однородности макрораспределения при использовании постоянного тока является высокоскоростное растворение со скоростью, близкой к предельной анодной плотности тока, высокие скорости ионного массопереноса при струйном обтекании и равномерное их распределение по всей обрабатываемой поверхности.
Показано, что импульсная анодно-катодная обработка поверхности является методом управления локализацией растворения в тех случаях, когда поверхностная концентрация продуктов анодного растворения в области подтравливания под изоляцией превышает поверхностную концентрацию продуктов, образующихся при растворении в нормальном направлении (в условиях преобладания третичного распределения тока). При использовании катодной составляющей в этих условиях происходит преимущественное электроосаждение в области подтравливания.
Показано, что наибольший эффект использования анодно-катодной обработки достигается при малых безразмерных глубинах травления (Н) и относительно малых толщинах изоляции (L ≤ 1).
Определены оптимальные режимы импульсной анодно-катодной обработки (соотношение зарядов в анодном и катодном импульсах caqq∼ 2 – 3, средние плотности импульсного анодного тока близки к предельной анодной плотности тока , длительности анодного и катодного импульсов равны и составляют ∼ 0,1 с. ()0li
Для повышения локализации травления предложен метод комбинированной обработки (анодно-катодная обработка + постоянный ток). Показано, что при его использовании можно достичь значений EF ∼ 6 при скорости обработки ∼ 100 мкм/мин. Показано, что в зависимости от гидродинамических условий и геометрии обрабатываемой поверхности отношение величин пропущенного заряда при анодно-катодной обработке и постоянном токе находится в пределах γ ∼ 0,3 – 0,5, причем вначале осуществляется анодно-катодная обработка. Достигаемые значения локализации и скорости обработки существенно превышают наблюдаемые в самых жестких условиях химической микрообработки.
Содержание
2. Обзор литературы и постановка задач исследовани
- 2.1. Электрохимическая обработка – современный метод электрохимической размерной обработки металлов
- 2.2. Электрохимическая микрообработка в условиях искусственной макроскопической неоднородности
- 2.2.1. Закономерности процессов переноса в электрохимических системах на макроскопически неоднородной поверхности
- 2.2.2. Распределение скоростей растворения в условиях электрохимической микрообработки. Роль электродных процессов и процессов переноса в управлении технологическими показателями электрохимической микрообработки
- 2.3. Закономерности анодного растворения металлов в импульсных условиях ЭХРО
- 2.4. Заключение и постановка задач исследования
3. Общая методика исследования
- 3.1. Метод численного моделирования распределения скоростей растворения в условиях первичного распределения тока
- 3.2. Экспериментальная установка, образцы и электролиты
- 3.3. Экспериментальное исследование микро- и макрораспределения тока на макроскопически неоднородной поверхности вращающегося дискового электрода при наличии маски
- 3.3.1. Диффузионная кинетика анодного растворения макроскопически неоднородного вращающегося дискового электрода из сплава инвар в хлоридном растворе
- 3.3.2. Методика экспериментального исследования макро- и микрораспределения
- 3.4. Микрообработка поверхности при наличии масок в условиях постоянного тока. Определение микрораспределения скоростей обработки
- 3.5. Импульсная электрохимическая микрообработка поверхности
4. Микро- и макрораспределение скоростей растворения макроскопически неоднородного вращающегося дискового электрода при искусственной изоляции поверхности в условиях постоянного тока. Роль эффектов массопереноса
- 4.1. Расчет формы и размеров полости для единичного круглого отверстия в условиях первичного распределения тока
- 4.2. Особенности макрораспределения локальных плотностей тока в условиях ВДЭ
- 4.3. Микрораспределение тока в условиях ВДЭ при наличии масок. Роль эффектов массопереноса
5. Электрохимическая микрообработка при наличии масок на поверхности металла в условиях постоянного тока. Влияние состава раствора и режима обработки на скорость обработки и локализацию растворения
- 5.1. Электрохимическая микрообработка сплава инвар в условиях спреерного обтекания
- 5.1.1. Электрохимическая микрообработка сплава инвар в хлоридных растворах
- 5.1.2. Влияние плотности тока, скорости потока и добавок на локализацию растворения сплава инвар в хлоридных растворах
- 5.2. Электрохимическая микрообработка малоуглеродистой стали в условиях спреерного обтекания
- 5.2.1. Хлоридные растворы
- 5.2.2. Нитратные растворы
- 5.3. Электрохимическая микрообработка меди в нитратных растворах на «утопленном» вращающемся дисковом электроде
6. Импульсная электрохимическая микрообработка
- 6.1. Импульсная электрохимическая микрообработка малоуглеродистой стали (малые безразмерные глубины травления)
- 6.1.1. Хлоридные растворы
- 6.1.2. Комбинированная анодно-катодная микрообработка
- 6.1.3. Нитратные растворы
- 6.2. Импульсная электрохимическая микрообработка сплава инвар в хлоридных растворах (большие безразмерные глубины травления)
- 6.3. Импульсная электрохимическая микрообработка меди в нитратных растворах
Официальные оппоненты
- Rodica Sturza
доктор хабилитат, профессор, Технический Университет Молдовы - Yu.D. Gamburg
doctor habilitat în ştiinţe chimice, profesor universitar, Institutul de Chimie Fizică al Academiei de Ştiinţe a Rusiei
Диссертации
