磷酸基钝化电解液电化学射流加工铜的材料去除机理分析

• 作者: 王可 闫英 张超 柳雨生 董晋彤 周平 郭东明
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 电化学射流加工 酸性电解液 表面粗糙度 加工稳定性 反应机理
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 精密与超精密加工|Precision and Ultra-precision Machining
• 页码范围: 174-183
• 页数: 10页
• 分类号: TG662|TQ151
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.018

摘要

目的 提高电化学射流(Jet-ECM)加工纯铜工件的加工稳定性和表面质量,并分析材料去除机理.方法 采用基于磷酸基的酸性钝化电解液.该酸性钝化电解液采用磷酸为黏膜生成剂,乙醇为润湿剂,苯并三氮唑(BTA)为腐蚀抑制剂,醋酸铵和乳酸为表面氧化物去除剂.分别通过极化曲线,阻抗测试揭示磷酸溶液中黏膜层的生成机理,并通过循环伏安曲线(CV)对乙醇和BTA的反应机理进行研究.结果 提高磷酸浓度有利于形成厚实的黏膜层,提高表面质量.乙醇能够提高电解液的润湿性,促进电解产物的排出.同时乙醇在Jet-ECM加工过程中具有钝化效果,提高了表面质量.腐蚀抑制剂BTA能够吸附在工件表面,形成保护膜,同时参与反应,形成Cu(I)-BTA聚合物保护膜,通过这两种成膜机理,对铜工件表面形成有效保护.采用该酸性钝化电解液用于金属铜的Jet-ECM加工,加工后孔中心区和孔边缘区的表面粗糙度分别为14.5 nm和157 nm.相比常规NaNO3电解液以及纯磷酸电解液,该新型电解液能够有效避免絮状沉淀的产生,显著提高表面质量.结论 采用基于磷酸基的酸性钝化电解液,能够提高电化学射流加工纯铜工件的加工稳定性和表面质量.该研究有助于进一步揭示Jet-ECM加工中的电化学去除机理,提高无应力加工方法的加工质量和加工稳定性.