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铜石墨复合电极材料制备及抗电蚀性能分析
明平美朱获朱健等
铜一石墨复合电极材料制备及抗电蚀性能分析
明平美
1
朱获
1
1.南京航空航天大学,南京,
210016
未健
2
贾世星
2
2.
南京电子器件研究所,南京,
210016
摘要:通过复合电铸技术,在耐电蚀性强的铜主体中引入抗电蚀性能优异的石墨微粉,制
备了铜一石墨复合电极材料,探讨了复合电沉积条件与石墨含量的关系,用扫描电子显微镜分
析了复合铸层的形貌特点,测定了表面粗糙度和显微硬度,试验研究了复合电极材料的抗电蚀
能力。结果表明,在一定工艺条件下制备的铜
石墨复合电极材料表现出较优异的抗电蚀
性能
o
关键词:复合电铸;微细电火花加工(
MicroEDM)
;石墨;抗电蚀性
中固分类号:
TG661
文章编号
:1004-132X
(2005)11-1021-05
Fabrication
of
Copper-
graphite
Composite
Tool-
electrode
and
Analysis
of
It
s
Electrical
Erosion
Resistance
Ming
Pingmei
1
Zhu
Di
1
Zhu
Jian
2
Jia
Shixing
2
1.
Nanjing
U
niversity
of
Aeronautics
&.
Astronautics
,
Nanjing
, 210016
2.
Nanjing
Electronic
Devices
Institute
,
Nanjing
,210016
Abstract:
Copper-
graphite
composite
tool-
electrode
material
was
fabricated
by
co -
electrofor
ming
,
the
relationship
of
co -
electrodepositing
conditions
and
graphite
volume
content
was
studied.
This
paper
analyzed
SEM
characteristics
,
surface
roughness
and
micro
-
hardness
of
electroformed
composite
electrode
materials
,
and
studied
their
electrical
erosion
resistance.
Experimental
results
show
that
copper
-
graphite
composite
tool-
electrode
materials
have
excellent
electrical
erosion
re
sistance
and
comparatively
good
surface
quality
under
appropriate
electrodepositing
conditions.
Key
words:
co -
electroforming;
micro
electrical
discharge
machining
(microEDM)
;
graphite;
elec-
trical
erosion
resistance
O
引言
高深宽比微结构
(high
aspect
ration
micro
structures
,
HARMS)
或微器件的制造一直是微
加工领域的技术难点[l
J
。包括光刻、电铸和塑铸
等三个工艺环节的
LIG
A
(Lithography
,
Gal
van
ik
,
Abormung)
、准
LIGA(
如
Laser-
LIGA
、
UV
-LIGA
等)技术,是近年来新开发的很有发展前
景的高深宽比三维微细加工技术
[2]
,其中,电铸是
实现微结构金属化最重要的关键工艺步骤。微细
电火花加工
(micro
electro
discharge
machining.
MicroEDM)
作为一种低成本、高材料选择度的柔
性非接触式加工技术,在微加工中具有独特的工
艺优势[吨。组合
LIGA-
Like
和
MicroEDM
这
两种技术加工
HARMS
或微器件成为新的研究
热点,其基本工艺步骤如下:用
LIGA-Like
工艺
制作微工具电极或电极阵列,然后利用该工具电
极在各种综合性能优越的材料上电火花加工
HARMS
或微器件
[2J
。而利用
MicroEDM
加工
微结构或器件,工具电极损耗往往较普通电火花
收稿日期
:2004-09-08
基金项目
z
江苏省自然科学基金资助项目
(BK2002206
)
加工严重得多,提高工具电极材料的耐电蚀能力
是该组合技术研究的关键之一。
铜因为导热导电性能好,具有很高的耐电蚀
能力,是制备微工具电极的主要材料。目前复杂
截面形状的电火花加工微工具电极主要是电铸铜
单金属,而复合成分电极材料少有研究报道。具
有高熔点、沸点和热容量及良好导电性能的扰电
蚀性石墨是制作常规电火花工具电极的较好选
择
[4J
。通过电沉积技术引人抗电蚀性强的微粉石
墨第二相,与抗电蚀性能优异的铜主体进行复合,
组成复合电极材料,可望进一步增强
MicroEDM
工具电极的耐电蚀性能。
1
试样制备与试验方法
1.
1
电沉积条件及工艺
铜一石墨复合电极试样制备,采用的工艺条
件及参数如下:
CUSOl •
5H
z
O
230g/L.
H
Z
S0
4
(98%)
60g/L
,眈胶类表面活性剂
5m
L/L.微粉
石墨添加量
W
为
6~90g/
L,电铸时施铸电源为
直流电源,电流密度
j
为
1
~5A/dm2
,用
300mL
烧杯作为铸槽,采用磁力搅拌器控温搅拌,温度
t
为
25~550C
,搅拌强度
Q
为
200~
1100r/min
,阳
1021
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