电铸Cu-SiC复合电极的制备及实验研究

发布时间：2017-07-16 01:17

  本文关键词：电铸Cu-SiC复合电极的制备及实验研究

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【摘要】：电火花加工是利用正负极间形成瞬时火花放电通道产生高温去除多余材料的非传统加工方法,该方法能够获得所需要的尺寸和表面质量。在电火花加工过程中,工具电极的材料和制备方式一直是影响电火花加工质量的关键指标,作为电火花的工具电极材料,应具有较高的熔点、优良的导电性能,以及在电火花加工过程中表现出较强的耐电蚀性。为了提高电火花加工工具电极的抗电蚀性,本文选用稀土La2O3作为电铸基液添加剂来制备Cu-SiC复合电极材料,以烧结钕铁硼永磁体作为工件材料进行电火花加工实验。主要研究和结果如下所示:1.在分析复合电铸理论的基础上,规划出电铸Cu-SiC复合材料的工艺路线,以铸层表面粗糙度Ra为指标,首先设计一组正交试验来确定电铸Cu-SiC复合材料的铸液配方和最佳工艺参数,最终确定电铸液组成和工艺条件为:CuSO4?5H2O 200 g/L,H2SO420 g/L,H3BO3 20 g/L,NaCl 80 mg/L,SiC 35 g/L,温度30℃,电流密度4A/dm2。2.在最优工艺参数的条件下,向电铸液中分别加入不同含量的稀土La2O3作为电铸基液添加剂,详细研究了不同稀土氧化镧添加量对复合铸层表面形貌、硬度、耐蚀性的影响,以及SiC微粒在复合铸层中的分布和沉积量。结果表明:向铸液中添加适量的氧化镧时,电铸所得Cu-SiC复合材料中SiC均匀性较好,电铸Cu-SiC复合材料中的SiC颗粒基本无团聚,提高了Cu-SiC复合材料的表面质量和耐蚀性,促进了铜离子和碳化硅共沉积,当La2O3添加量为1.5 g/L时,复合材料的显微硬度比未添加稀土氧化镧时提高了27%。3.进行电火花加工实验,实验表明,向铸液中添加适量氧化镧得到的复合电极材料表现出较好的抗电蚀性。当La2O3添加量为1.5 g/L时,电极相对质量损耗最低,为5.7%。研究结果表明,向电铸基液中添加稀土氧化镧电铸Cu SiC复合电极的方法是有效的,最终提高了复合电极材料的性能,降低了工具电极的相对质量损耗。
【关键词】：氧化镧 电铸 铜-碳化硅复合材料 相对电极损耗
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题的来源和研究意义9-10
• 1.1.1 研究课题的来源9
• 1.1.2 课题的研究背景和研究意义9-10
• 1.2 电火花工具电极的材料10-11
• 1.2.1 普通电火花工具电极材料10
• 1.2.2 电火花表面改性电极材料10-11
• 1.2.3 微细电极材料11
• 1.3 电火花工具电极的常用制备方法11-15
• 1.3.1 车削加工法11-12
• 1.3.2 激光烧结法12
• 1.3.3 粉末冶金法12-13
• 1.3.4 LIGA技术13-14
• 1.3.5 电铸法14-15
• 1.4 电铸技术的研究和发展现状15-18
• 1.4.1 电铸技术的原理15
• 1.4.2 电铸技术的研究现状15-16
• 1.4.3 电铸技术的发展现状16-18
• 1.5 RE在电铸技术中的运用与发展18-20
• 1.6 本文主要创新点20-21
• 第二章 复合电沉积技术和电火花加工21-30
• 2.1 电沉积的基本过程21-22
• 2.2 阴极极化理论22
• 2.3 电结晶过程22-23
• 2.4 电铸沉积量的计算23
• 2.5 复合电沉积的理论模型分析23-26
• 2.5.1 Guglielmi模型23-25
• 2.5.2 MTM模型25-26
• 2.5.3 其他模型26
• 2.6 电火花加工及其工具电极损耗26-29
• 2.6.1 电火花加工的原理和设备26-28
• 2.6.2 电火花加工的特点28
• 2.6.3 影响工具电极抗电蚀性的因素28
• 2.6.4 工具电极的损耗指标28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 复合铸层的制备过程和检测内容30-40
• 3.1 电铸Cu SiC复合材料的工艺路线30
• 3.2 电铸实验装置的设计30-32
• 3.3 电铸两极材料及铸液成分的确定32-35
• 3.3.1 两极材料的选择32-33
• 3.3.2 铸液成分和含量的确定33-34
• 3.3.3 铸液固体增强相的选择34-35
• 3.3.4 铸液添加剂的选择35
• 3.4 正交试验确定最优工艺参数35-36
• 3.5 试样性能表征内容和检测方法36-39
• 3.5.1 复合铸层中SiC沉积量的测量和复合铸层中SiC分布的表征36
• 3.5.2 复合铸层的显微组织分析36-37
• 3.5.3 复合铸层的表面形貌表征37
• 3.5.4 复合铸层的硬度测试37-38
• 3.5.5 复合铸层的表面粗糙度测量38
• 3.5.6 复合铸层的耐蚀性测定38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 添加氧化镧电铸Cu-SiC复合材料的实验研究40-46
• 4.1 氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料微观形貌的影响40-41
• 4.2 氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料中SiC分布的影响41-42
• 4.3 氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料中SiC沉积量的影响42-43
• 4.4 氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料显微硬度的影响43-44
• 4.5 氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料耐蚀性的影响44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第五章 添加氧化镧电铸Cu-SiC工具电极的EDM试验研究46-54
• 5.1 前言46
• 5.2 电火花加工试验46-49
• 5.2.1 工具电极的制取46-47
• 5.2.2 电火花加工机床47
• 5.2.3 相关计算47-48
• 5.2.4 加工过程48-49
• 5.3 电火花加工实验结果与分析49-53
• 5.3.1 工件去除率分析49-50
• 5.3.2 电极相对损耗分析50-51
• 5.3.3 加工后电极的表面形貌51-52
• 5.3.4 工件表面形貌表征52-53
• 5.4 Cu-SiC复合电极电蚀原理53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 研究总结与展望54-56
• 6.1 研究总结54
• 6.2 展望和不足54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士期间发表的学术论文60

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1 吴亚州;电铸Cu-SiC复合电极的制备及实验研究[D];山东理工大学;2016年

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本文编号：546558