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研究生:莊正賢
研究生(外文):Zheng-Xian Zhuang
論文名稱:針錐狀與圓柱狀微電極電解加工之研發
論文名稱(外文):The development of electrolytic machining for a needle and cylindrical micro-pin
指導教授:郭佳儱郭佳儱引用關係
指導教授(外文):Chia-Lung Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:錐狀微電極電解加工圓柱狀微電極探針
外文關鍵詞:ProbeNeedle micro-pinElectrolytic machiningCylindrical micro-pin
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本研究之目的是利用電解加工的溶解作用來形成針錐狀或圓柱狀微電極,由於陰極板形狀不同而電流分佈也會隨著不同,因此將陰極板設計兩種,一種是將平板鑽一圓孔,另一種是平板式,但由於電流會在微電極最前端及電解液面產生電流集中,因此於製作針錐狀微電極時會給予一進給速度,而製作圓柱狀微電極時會將電壓降低減少電流集中產生的影響。
利用圓孔與平板式兩種不同形狀之陰極板來探討其對針錐狀微微電極之影響,而藉由電壓、電解液深度與進給速度不同來控制針尖長度及針錐角度。在製作單根針錐狀微電極時利用圓孔式陰極板較易控制其針尖長度,而製作多根微電極時,由於利用圓孔式陰極板無法確保每根微電極均在圓孔中心,而對微電極製作造成影響,因此利用平板式陰極板可利於多根微電極之製作,但微電極與微電極之間的間隙若太小,則彼此之間會受氣泡及擴散層之相互影響,而導致每根微電極針尖長度不一。在圓柱狀微電極製作方面,可利用圓孔與平板式兩種不同陰極板,而圓孔式陰極板在微電極最前端及電解液面較易造成電流集中,而產生頸縮現象,若用平板式陰極板和較低的電壓即可改善頸縮現象,而直徑誤差可控制在10μm左右(微電極加工長度5mm,每隔500μm量測一次直徑)。
The aims of this research are to use solution reaction of electrolytic machining to form needle or cylindrical micro-pin. Different negative plate shape will make different current distribution. There, two different kinds of negative plate shape are designed: one exists an aperture on the negative plate, and the another is flat. But current will be concentrated at the shank of the micro-pin and the surface of electrolyte. Therefore, making needle micro-pin will give a speed, but making cylindrical micro-pin will reduce voltage to decrease the influence of current distribution.
Using aperture and flat two kinds of negative plate explore the influence on needle micro-pin, and control the taper length and angle by changing voltage, the depth for feeding the electrode into the electrolyte level and the speed. Single needle micro-pin is made by using negative plate of aperture because its taper length can be controlled easier. When plenty of electrodes are made needle micro-pins by using negative plate of aperture that they can not ascertain every micro-pin in holes of the center and it will influence the electrodes making. There, micro-pin is made advantageous by negative of plate. It will be influenced by bubble and diffusion layer and due to differ from every micro-pins if between micro-pin and micro-pin’s gap is too small. In the hand cylindrical micro-pin’s making can be used two different kinds negative of aperture and flat. Negative of aperture will cause current concentration easier at the shank of the micro-pin and the surface of electrolyte to produce necking. Necking will be improved if using negative of flat and lower voltage and error of the diameter will be controlled about 10μm.(Length of the micro-pin is machined 5mm, and the diameter is measured every 500μm.)
中文摘要 Ⅰ
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第 一 章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 電化學及應用 4
1.3 研究目標 6
第 二 章 基本原理與實驗設備之介紹 9
2.1 放電加工原理 9
2.2 電解加工 11
2.2.1 電解加工原理 11
2.2.2 電解加工之概要 12
2.3 實驗設備介紹 14
2.4 電極材料及電解加工液之選用 18
2.5 電解加工與其它非傳統加工法之比較 20
第 三 章 針錐狀電極之研究 23
3.1 夾置具與陰極板之設計與製作 23
3.2 單根針錐狀電極之研究 25
3.2.1 圓孔式之陰極板對電極形狀之探討 25
3.2.2 平板式之陰極板對電極形狀之探討 32
3.3 多根針錐狀電極之研究 38

第 四 章 圓柱狀電極製作方式之研究 42
4.1 圓孔式陰極板製作圓柱狀電極之研究 42
4.1.1孔徑大小差異對圓柱狀電極外形之影響 42
4.1.2 探討不同參數對電極外觀及尺寸之影響 53
4.2 克服電極頸縮現象之研究 64
4.2.1 於陰極板上覆蓋投影片………………………………………....64
4.2.2 於陰極板底下做一絕緣層………………………………………67
4.2.2.1 於陰極板底下舖一層砂………………………………...67
4.2.2.2 於陰極板底下舖一層氧化鋁粉………………………...69
4.2.3 將電極在與液面之交接處做一絕緣層…………………………72
4.3 使用不同電解液對圓柱狀電極之影響 78
4.3.1 KOH對圓柱狀電極之影響……………………………………...78
4.3.2 KOH與NaOH以不同比例混合對圓柱狀電極影響之探討……81
4.3.2.1 KOH50%+NaOH50%比例混合………………………..81
4.3.2.2 KOH70%+NaOH30%比例混合………………………..84
4.4 平板式陰極板製作圓柱狀電極之研究.………………………………87
第 五 章 結論與未來展望 99
5.1 實驗結果與討論 99
5.2 未來展望 102
參考文獻 103
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