- электрохимическая обработка микро- и макрообъектов;
- электрохимическое полирование;
- электроэрозионная обработка узких длинномерных пазов;
- микроэлектроэрозионная обработка;
- высокоскоростное электролитическое осаждение металлов и сплавов;
- микродуговое оксидирование;
- ионно-плазменное напыление;
- ионная имплантация азота и др.
Электрохимическая обработка макрообъектов ведется по импульсно-циклической схеме, позволяющей обеспечить точность обработки до 0,05 мм на объектах площадью до 300 см2.
В последнее время для промышленности все более актуальной становится проблема получения искусственного микрорельефа на поверхностях из различных материалов, различной формы и самого разнообразного назначения. Исследования показали, что по сравнению с гладкими, полированными текстурированные поверхности более долговечны, износостойки, имеют более привлекательный вид, имитируют мятую кожу, грубую древесину, мазки краски и т. д. и могут быть получены за счет более экологически безопасной электрохимической обработки вместо традиционно используемой технологии химического травления.
Разработанная технология электрохимического формования микрообъектов из труднообрабаты-ваемых материалов и сплавов электрофизико-химическими методами может быть применена в микроэлектронике при создании микрошарниров, в микрохирургии при изготовлении микрозондов для уникальных операций на сосудах головного мозга, в машиностроении при создании микрозацепов, длинномерных элементов переменного сечения, но малых диаметров (до 0,3 мм). Технологии обеспечивают возможность изготовления нежестких длинномерных (до 2000 мм при переменном диаметре от 0,35 мм до 0,050 мм) микрообъектов машиностроения, микроэлектроники и микрохирур-гии с размерами 0,1- 1 мм и точностью до 0,005 мм, создания микропазов глубиной 0,01-0,5 мм и шириной отдельных элементов 0,02-0,5 мм. Создание таких объектов традиционными методами обработки невозможно.
Кроме того, разработаны технологии: создания искусственной шероховатости при изготовлении протезов для стоматологии; электрохимического полирования медицинского инструмента из нержавеющих сталей; электрохимического разделения микрозондов при эндоваскулярных операциях.
В производстве изделий пищевого и химического машиностроения существует ряд деталей и сборочных единиц, к которым предъявляются повышенные требования к качеству поверхностей, в целях обеспечения необходимых параметров перерабатываемого продукта. К таким изделиям относятся сепараторы для очистки и разделения компонентов жидкостей органического происхождения, в том числе крови и пищевых продуктов. Обеспечение этих требований в производстве существующими способами осложняется вследствие причин конструктивного, технологического и эксплуатационного характера. Поэтому были разработаны и экспериментально апробированы способы электрохимической обработки деталей сепараторов на малых межэлектродных зазорах и с определенной кинематикой движения электродов.
Электроэрозионная обработка длинномерных (до 400 мм) пазов переменного сечения (от 1,1 до 3,4 мм) в трубах реализована при изготовлении элементов аппаратуры для нефтяной отрасли.
Технология микроэлектроэрозионной обработки для изготовления и восстановления как самих медицинских инструментов, так и отдельных их элементов обеспечивает: вырезание микроэлементов в проводниках для тросовых пил, используемых при трепанации черепа; изготовление микрозахватов для эндоваскулярных операций на сосудах головного мозга; восстановление работоспособности иглодержателей с твердосплавными вставками для эндоваскулярных операций. Кроме того, при восстановлении работоспособности медицинского инструментария используется технология электролитического осаждения металлов и сплавов.
Разработана технология и оборудование для изготовления формообразующих вставок пресс-форм скоростным гальваническим осаждением металлов (медь, никель) и сплава никель-кобальт. Технология предназначена для получения сложнопрофильных формообразующих вставок пресс-форм для литья и прессования изделий из пластмасс, резины и стекла, в том числе, изделий медтехники (пресс-формы для таблетирования лекарств).
В основу данной технологии положен метод гальванопластики. Использование интенсивной подачи электролита к модели, нестационарного тока дает возможность получать однородные осадки металла или сплава никель-кобальт со скоростью 5...10 мкм/мин. Площадь изготавливаемой вставки пресс-формы до 300 см2. Материал модели-оправки: металл, пластмасса и т.д.
Для реализации процесса разработано и изготовлено оригинальное оборудование: импульсный источник технологического тока; электролизер; центробежный насос из неметаллических материалов. Управление параметрами импульсного тока в ходе электролиза позволяет получать осадки с заданными физико-механическими и геометрическими характеристиками.
На основании предложенного метода синтеза технологической системы разработаны технологии изготовления разных классов деталей с новыми показателями качества и производительности, например:
- в области гальваностегии: печатных плат (ПП) с отверстиями; объемных ПП; печатных плат с микропроводниками; заготовок гибридных интегральных схем) и СВЧ-модулей; последовательного нанесения функциональных слоев никеля и меди на корпуса алмазных отрезных кругов;
- в области гальванопластики: а) нагревателей, антенных решеток, шлейфов методом переноса; б) медной фольги; микрофольги из никеля для электретных минимикрофонов; формообразующих элементов пресс-форм; матриц для тиснения микрорельефных изображений; волноводов; спецоболочек; объектов с макрорельефом.
Разработанное на модульном принципе с учетом системного подхода к созданию технологии оборудование для высокоэффективного электролитического формования позволяет реализовать схемные решения и режимы (электрические, кинематические и гидродинамические), обеспечивающие достижение новых качественных и количественных показателей формируемых объектов с постоянной или переменной кривизной поверхности, сложной пространственной формы, с наличием макро-и микрорельефа и т.д.
Одной из современных задач остается повышение износостойкости деталей. Технология микроплазменного электрохимического синтеза позволяет реализовать альтернативную замену используемых материалов (медь, сталь и т.д.) на алюминиевые сплавы. С одной стороны, наблюдается снижение массы изделий и затрат на их обработку, с другой - невысокие прочностные параметры исходного материала компенсирует микродуговое покрытие, обладающее высокими защитными свойствами.
Разработана технология получения износостойких и коррозионностойких ионно-плазменных покрытий на различных медицинских инструментах. Например, фрезы, с покрытием нитридом титана, используются в нейрохирургии, а сверла различного диаметра в травматологии и ортопедии для получения отверстий в костной ткани для установки протезов и аппарата Илизарова. Технология предусматривает предварительную подготовку поверхности и создание многослойных ионно-плазменных покрытий на медицинском инструменте методом конденсации вещества в вакууме с ионной бомбардировкой.
Ионная имплантация азота использована для повышения стойкости металлорежущего инструмента.
Работа представлена на заочную электронную конференцию «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» (15-20 марта, 2004 г.)
Библиографическая ссылка
Любимов В.В., Сундуков В.К. Современные способы электрофизико-химической обработки микро-и макрообъектов // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 1. – С. 77-79;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=21585 (дата обращения: 21.11.2024).