微细电化学加工技术现状与进展摘要：微细电电化学加工是微细加工领域的一个重要研究方向，电化学加工是利用电化学阳极溶解的原理将零件加工成型，具有工具无损耗、加工表面质量好、与零件材料硬度无关、加工后工件无应力和变形等优点，近年来随着电解加工理论的进一步成熟，微细电解加工以其独特的优势有望成为微细加工领域的又一主流技术[1]。
微细电化学在未来的微纳加工中必将大有作为。
本文介绍了国内外微细电化学加工技术、微细电化学加工电源及检测技术的研究现状[2]。
结合国内外微细电化学加工技术的最新进展，系统地综述了微细电化学加工在多个方面的研究情况和工艺特点[3]。
关键词：电化学；电化学加工；微细电化学加工；脉冲电源。
电化学电化学是一项古老的技术，是从研究电能与化学能的相互转换开始形成的。
到20 世纪50 年代中期，苏联、美国和我国才相继开始了电解加工工艺的试验研究，电解加工也逐渐得到了发展。
随着科学技术的不断发展和深入，电化学的研究领域不断拓宽和扩展，在电化学基础上开拓的电化学加工技术，支撑了电铸、电镀、电解冶炼和电解合成、电解加工、材料腐蚀的控制等重要的产业部门，已迅速地发展成为具有重大工业意义的一项技术。
电化学加工电化学加工技术主要是利用金属材料发生氧化还原的电化学过程来实现去除材料和增加材料的目的。
电化学加工技术自问世以来，以其新颖的加工原理而得到了极为广泛的应用，已成为当前机械加工领域中不可缺少的加工方法。
电化学加工技术是一种特种加工技术，目前在微细加工中已占有重要的位置。
由于加工过程是以离子单位方式进行的，所以在微细加工中占有重要的位置。
随着现代电力电子技术的发展，针对电化学加工对精度和表面质量的要求，逐渐采用脉冲电源替代直流电源，而且脉冲电源的频率也在不断提高。
另外，计算机控制技术的发展，使采用简单形状电极加工复杂结构的工件成为可能，使电化学加工技术有了广阔的应用前景[4]。
电化学加工是一种基于在溶液中通电，使离子从一个电极移向另一个电极，从而将材料去除或沉积的方法，因此。
它应是未来微、纳米级加工摄重要的方法之一。
现在电化学加工已在许多微型机械方面得到应用，如制造微型传感器、微型齿轮泵、微型电机、电极探针、微型喷嘴等都离不开微细电化学加工工艺。
采用电化学加工的微细结构表面光滑、无内应力、无裂纹等缺陷，比电火花加工和激光加工的工艺效果更好。
[2]。
从工艺上划分，电化学加工分为：阳极溶解：电解加工，电解抛光，电解复合加工（电解机械复合加工，电解电火花复合加工，电解超声复合加工，电解激光复合加工）；阴极沉积：电镀，局部涂镀，复合电镀，电铸[4]。
电加工技术主要包括电火花加工技术和电化学加工技术，经过半个多世纪的发展，已经成为现代制造技术领域不可或缺的一个重要组成部分，并在难切削材料加工领域以及各种复杂型面的加工领域发挥着不可替代的作用[1]。
上个世纪中叶发展起来的电火花线切割加工工艺就是电火花加工技术的创新性应用成果之一，利用线切割加工工艺使电火花穿孔加工避免了需要制作复杂形状电极的麻烦，使电火花的加工效率得到大幅度的提高[2]。
进入上个世纪末期，由于电子技术以及计算机技术的飞速发展，各种新兴技术在电加工技术领域的应用也进一步的促进了电火花加工技术的迅速发展。
同时，人们也不断突破电加工技术的各种传统禁区，并进行各种大胆的新尝试，使电加工技术进入了新一轮的创新发展阶段。
这些创新是多方面的，包括脉冲电源、工具电极、加工介质、加工对象以及电极驱动机构等诸多方面[5]。
从直流电化学加工发展到脉冲电流电化学加工，进而发展到高频窄脉冲电化学加工，到现在的超短脉冲电化学加工，可以说电化学加工随着电力电子元器件的发展而不断向前发展；加工精度也从普通加工发展到精密超精密加工，电化学加工也随之发展到微细加工领域。
尤其是近几年电化学加工的深入研究，促使应用领域不断扩展。
又出现了用电解方法加工玻璃、陶瓷等非金属材料，还有将去离子水进行离子化处理后作为电解液进行电解加工，从而实现环保绿色加工，所有这些都为电化学加工的发展增加了活力。
但是电化学加工的精度及稳定性始终是化学加工能否进一步发展的关键所在。
为此，众多科学研究人员在这些方面进行了不懈的努力。
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应原理而对金属材料进行成型加工的一种工艺方法。
在加工过程中，当工具阴极向工件不断进给时，工件材料就按工具阴极型面的形状不断地被溶解，电解产物被流动的电解液带走，最终在工件上形成与工具阴极形状近似而相反的型面。
近年来发展起来的电解加工非导电材料的工艺方法，更进一步扩宽了电解加工的应用范围。
微细电化学加工微细电化学加工是指在微细加工范围内(1μm~1mm)，应用电化学加工得到高精度、微小尺寸零件的加工方法。
是微细加工领域的一个重要研究方向，作为一种无宏观切削力、无刀具损耗的微细加工方法，微细电化学加工技术已经得到了世界上越来越多国家的重视。
微细电化学加工电源及检测技术是微细电化学加工系统的关键技术之一，其性能好坏直接关系到微细电化学加工工艺指标的优劣，因而对其关键技术进行研究具有重要的意义[6]。
当今世界各国都十分关注微细电化学加工的研究，目前我国在微细电解加工方面的研究处于起步阶段，如何利用电解“离子”级的蚀除机理，挖掘电解加工的微细加工能力，向精密、微细加工进军是一个需要迫切解决的重要问题。
研究和掌握微细电解加工的关键技术，研制开发微细电解加工系统，深入研究微细电解加工工艺，具有重要意义[5]。
微细电加工技术因其非接触加工、材料适应性广、没有宏观作用力等优点，在微小零件的加工中具有独特的优势。
微细电火花加工、微细电火花线切割加工、微细电解加工以及超声复合微细加工技术等的研究均已取得大量的研究成果，但其对微细阵列轴、孔的加工研究则处于起步阶段，尤其是各种加工方法之间缺乏有效的组合与集成。
因此适时开展针对微细阵列结构的组合电加工技术研究，充分发挥各自的技术优势，形成高效快捷、可操作性强的微细阵列电极阵列孔的组合加工技术具有十分重要的理论与现实意义。
电解加工从原理上来说是离子去除，因此可达到微细加工的目的。
在加工过程中只要控制电流的大小和电流通过的时间，就可以控制工件的去除量和去除速度。
又由于电解过程中没有宏观作用力产生，亦具备实现微细电解加工的基本条件。
在许多场合，微细电解加工有着独特的优势：①加工效率高，加工速度仅与阳极金属的原子量、原子价、通过的加工电流及电流通过的时间有关，容易对材料的去除进行控制。
无需考虑金属的强度、硬度等机械特性，适合加工的材料范围广，工件上不产生应力；②在阴极只有氢气产生，在加工过程中工具电极无损耗，其形状不会发生变化，可以保证良好的成形精度；③易与机械加工及其他特种加工方法相结合形成复合加工，如电解磨削、电解抛光、超声电解等。
此外，微细电解加工还具有电解液的浓度低、加工电压低、阴阳极间的间隙小、加工零件尺寸小、加工精度高等特点[7]。
微细电火花加工技术随着科学技术的发展，各种微型机械、微机电系统的不断涌现，出现了大量的带有微小孔和复杂微三维结构型腔的微小零件。
这些结构复杂的微小零件的出现，又给微细加工技术提出了更高的要求。
微细电火花加工具有非接触、低应力、可加工高硬度材料等优点而在微细加工领域中被广泛地采用，已经成为微细加工领域的一个重要发展方向[6]。
电化学加工电源的发展电化学加工技术的发展依赖于其要素的发展，而影响电化学加工发展的最重要的要素则是电源，电化学加工技术和工艺的进步与新型电源的不断出现密切相关，可以说，电源的发展直接推动着电化学加工的发展而且新的电化学加工方法的提出，都是以电化学加工电源的特点来命名的，如直流电化学加工，其电源输出形式为稳恒直流，脉冲电化学加工电源输出形式为脉冲电流。
从直流电化学加工发展到脉冲电化学加工，不仅改善了电化学加工工艺稳定性，而且提高了加工零件精度和表面质量，使电化学加工进入到精密加工的水平。
例如：日本三菱公司在其FAV系列机上，配置了超高速无电解电源(V500电源)和最新的高速自适应控制系统PM4．如果采用新的高速电极丝，则加工效率可达500 mm2／minDj[9]。
同时，脉冲电源的使用扩大了电化学加工的材质范围，延伸了电化学加工的应用领域。
微能脉冲电源脉冲电源是微细电火花加工和微细电化学加工机床的主要组成部分，其性能直接影响到加工的各项工艺指标，因而一直以来都是微细电加工技术的研究热点[7]。
微细电化学加工电源普遍具有应用范围窄的缺点，尤其是很难实现高频输出，即使达到较高的频率，一般也是以数字电路输出为主，难以实现较大的功率。
另外，有的脉冲电源没有考虑脉冲间隔内快速平衡电极电位。
要使电解加工脉冲电源工程化、产业化，能广泛用于生产实践中，还要在以下几方面进行努力：避免功率开关器件的过压击穿、过流、过热现象，提高电源的抗干扰能力，减小波形失真，提高电源效率和加大电流容量。
随着科学技术的发展，人们对产品性能提出了越来越高的要求，为了进一步提高零件的加工及装配精度，类似于加工中心的精密多功能微细电加工机床受到青睐。
因此适用于这种柔性制造中心的微能脉冲电源也应具有适合多种加工工艺的多功能特性[7-8]。
发展趋势随着科学技术的发展，机械零件向小型化和精密化方向发展，各种微细加工技术被应用到实际生产中。
微细加工技术成为机械加工领域的研究热点，其中微细电化学加工技术作为一种特种加工技术，是微细加工技术的重要组成部分。
微细电化学加工技术是以离子形式去除多余材料，加工过程中作用力和热影响小，适合于微细加工。
微机电系统（MEMS）的发展，带动了微细加工技术的发展。
电化学加工是利用金属材料发生氧化还原的电化学过程来去除材料和增加材料的，由于加工过程是以离子单位方式进行的，所以在微细加工中占有重要的位置。
随着现代电力电子技术的发展，针对电化学加工对精度和表面质量的要求，逐渐采用脉冲电源替代直流电源，而且脉冲电源的频率也在不断提高。
另外，计算机控制技术的发展，使采用简单形状电极加工复杂结构的工件成为可能，使电化学加工技术有了广阔的应用前景。
参考文献：[1]张春林微细电化学加工过程控制系统设计[学位论文]硕士2011[2]李小海，王振龙，赵万生微细电化学加工研究新进展[学术期刊]《电加工与模具》2004年第2期[3]李鑫微细电化学加工电源及检测系统研究[学位论文]硕士2010[4]朱保国脉冲电化学微细加工关键技术研究[学位论文]博士2007[5]李小海微细电解加工系统及其工艺技术研究[学位论文]博士2007[6]曾伟梁微细阵列电极阵列孔的组合电加工关键技术研究[学位论文]2008博士[7]韩守国多功能微细电加工脉冲电源研究[学位论文]硕士2006[8]陈辉微细电化学加工的脉冲电源及加工工艺研究[学位论文]博士2011[9]Kulb D M，Ullmann R Nanofabrication of smal copper clusters On gold(111)eleclrodes by a scanningtunnelingmicro_：ope SCI一1999 ENCE．1997，275。