本文關(guān)鍵詞：離心輔助微模塑法制備金屬微器件，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：采用離心輔助微模塑法制備微器件,分別制備了鐵鎳合金微流道、微陣列、微反應(yīng)器和微齒輪。該方法包括以下步驟：(1)用聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性模復(fù)制原始硅模板的微結(jié)構(gòu)；(2)通過對漿料參數(shù)的優(yōu)化制備出分散性良好,固含量高達85wt%的Fe-Ni乙醇基漿料；(3)采用離心注模的方法對漿料進行成型；(4)干燥24h后脫模,于1040℃、1050℃、1060℃、1070℃和1080℃五種不同的燒結(jié)溫度在氫氣氣氛下燒結(jié)。 著重考察了粒徑的測定、吸光度的測定、粘度的測定及Zeta電位的測定對漿料分散性的優(yōu)化,結(jié)果表明,當分散劑含量為1.5wt%、pH=4時,漿料的分散性最佳。 本實驗采用離心注模的方法對漿料進行成型,外加的離心力有助于漿料填充微結(jié)構(gòu)。此外,選用無水乙醇作溶劑可使生坯均勻干燥,促進了生坯結(jié)構(gòu)的完整性。選用PVP作分散劑使生坯內(nèi)部顆粒分布均勻,促進了燒結(jié)后的微器件表面孔隙均勻。 燒結(jié)實驗在管式電阻爐中,氫氣氣氛下進行。通過熱重分析和燒結(jié)過程容易出現(xiàn)的缺陷確定了最佳燒結(jié)工藝,燒結(jié)第一階段采用2.5℃/min的燒結(jié)速率加熱到672℃,第二階段燒結(jié)采用5℃/min的燒結(jié)速率加熱,最后階段保溫30min,燒結(jié)后的微器件結(jié)構(gòu)完整,表面無裂紋。 討論了不同燒結(jié)溫度下的收縮率、孔隙率、腐蝕后表面結(jié)構(gòu)和顯微硬度,結(jié)果表明,微器件在1070℃時已經(jīng)致密,其收縮率為12.50%,孔隙率為2.74%,最大顯微硬度為167.77HV。為了證明離心輔助微模塑法制備微器件具有良好的復(fù)制性,還討論了硅模板、PDMS模、微器件生坯和燒結(jié)后微器件的表面粗糙度,結(jié)果表明：硅模板、PDMS模、微器件生坯和燒結(jié)后微器件的表面粗糙度相差不大,燒結(jié)后的微器件的表面粗糙度最大,其值為161.5nm,充分說明了離心輔助微模塑法制備微器件具有的良好復(fù)制性。 離心輔助微模塑法是一種低成本且有效的微器件的制備方法,克服了一般軟刻蝕法對微結(jié)構(gòu)復(fù)制的精準性低的問題。
【關(guān)鍵詞】：微模塑 離心注模 漿料 微器件
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH16;TH-39
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 微機械制造技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.2 軟刻蝕技術(shù)11-16
• 1.2.1 軟刻蝕技術(shù)的提出11-12
• 1.2.2 軟刻蝕技術(shù)的核心12-13
• 1.2.3 復(fù)制微模塑13-14
• 1.2.4 轉(zhuǎn)移微模塑14
• 1.2.5 毛細微模塑14-15
• 1.2.6 溶劑輔助微模塑15-16
• 1.2.7 微接觸印刷16
• 1.2.8 近場光刻蝕16
• 1.3 漿料的分散性16-22
• 1.3.1 漿料的分散方法16-17
• 1.3.2 漿料分散性穩(wěn)定機制17-18
• 1.3.3 漿料分散性影響因素18-20
• 1.3.4 漿料分散效果的表征20-22
• 1.4 漿料注模成型22-23
• 1.5 軟刻蝕技術(shù)制備微器件的研究進展23-27
• 1.6 本課題的研究意義和主要內(nèi)容27-28
• 第2章 實驗部分28-33
• 2.1 實驗材料與儀器28-30
• 2.2 實驗方法30-31
• 2.2.1 PDMS彈性模的制備30
• 2.2.2 漿料的制備30
• 2.2.3 生坯的制備與燒結(jié)30-31
• 2.3 測試與表征31-33
• 2.3.1 pH值的測定31
• 2.3.2 粒徑和Zeta電位的測定31
• 2.3.3 粘度的測定31
• 2.3.4 吸光度的測定31
• 2.3.5 生坯的熱重分析31-32
• 2.3.6 微結(jié)構(gòu)形貌表征32
• 2.3.7 收縮率的測定32
• 2.3.8 孔隙率的測定32
• 2.3.9 金相分析32
• 2.3.10 顯微硬度的測定32
• 2.3.11 表面粗糙度的測定32-33
• 第3章 漿料參數(shù)的確定與分散性研究33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 漿料固相含量的確定33
• 3.3 漿料球磨時間的確定33-35
• 3.4 漿料的分散性研究35-41
• 3.4.1 平均粒徑35-36
• 3.4.2 吸光度36-38
• 3.4.3 粘度38-40
• 3.4.4 Zeta電位40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 離心輔助微模塑成型與燒結(jié)研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 PDMS彈性模42-43
• 4.3 離心參數(shù)的確定43
• 4.4 生坯43-45
• 4.5 燒結(jié)研究45-50
• 4.5.1 生坯的熱重分析45
• 4.5.2 燒結(jié)過程缺陷的產(chǎn)生和避免45-46
• 4.5.3 燒結(jié)工藝的確定46-47
• 4.5.4 收縮率與孔隙率47-48
• 4.5.5 腐蝕后表面微結(jié)構(gòu)和顯微硬度48-49
• 4.5.6 表面粗糙度49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-58
• 致謝58-59
• 附錄A (攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文)59

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 蘇博;吳有智;孟軍虎;呂晉軍;;陶瓷微器件的軟刻蝕成形研究進展[J];材料科學與工程學報;2013年04期

3 王U，

本文編號：405914