电铸Cu-SiC复合电极的制备及实验研究

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?5H2O200 g/L，H2SO420 g/L，H3BO320 g/L，NaCl80 mg/L，SiC35 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。

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第一章 绪论

1.1 课题的来源和研究意义

1.2 电火花工具电极的材料

1.3 电火花工具电极的常用制备方法

1.4电铸技术的研究和发展现状

1.5 RE在电铸技术中的运用与发展

1.6 本文主要创新点

第二章 复合电沉积技术和电火花加工

2.1 电沉积的基本过程

2.2 阴极极化理论

2.3 电结晶过程

2.4 电铸沉积量的计算

2.5 复合电沉积的理论模型分析

2.6 电火花加工及其工具电极损耗

2.7本章小结

第三章 复合铸层的制备过程和检测内容

3.1电铸Cu-SiC复合材料的工艺路线

3.2电铸实验装置的设计

3.3电铸两极材料及铸液成分的确定

3.4 正交试验确定最优工艺参数

3.5试样性能表征内容和检测方法

3.6 本章小结

第四章 添加氧化镧电铸Cu-SiC复合材料的实验研究

4.1氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料微观形貌的影响

4.2氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料中SiC分布的影响

4.3氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料中SiC沉积量的影响

4.4氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料显微硬度的影响

4.5氧化镧对电铸Cu-SiC复合材料耐蚀性的影响

4.6 本章小结

第五章 添加氧化镧电铸Cu-SiC工具电极的EDM试验研究

5.1 前言

5.2电火花加工试验

5.3电火花加工实验结果与分析

5.4 Cu-SiC复合电极电蚀原理

5.5 本章小结

第六章 研究总结与展望

6.1 研究总结

6.2 展望和不足

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文