ОБМЕЖЕННЯ НІТРАТНОГО ЕЛЕКТРОЛІТУ МІДНЕННЯ ДЛЯ ШВИДКІСНОГО ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО 3D-ДРУКУ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.4.2022.265832Ключові слова:
локальне електроосадження, профіль осаду, комп’ютерне моделювання, профілометрія, дендритиАнотація
Проведено випробування локального електроосадження металічної міді з нітратного електроліту з метою визначення можливості застосування цього електроліту в технології електрохімічного 3D-друку. Осадження проводили з використанням платинового нерозчинного анода, розміщеного в поліпропіленовому капілярі діаметром 4 мм. Електроформували об’єкти у формі циліндра висотою 100 мкм та 500 мкм за різної густини струму в стаціонарному та імпульсному режимах. Експериментально осаджені зразки аналізували із застосуванням 3D-профілометрії, порівнювали профіль поверхні з комп’ютерною моделлю та бажаним профілем покриття. Встановлено, що найвища точність друку досягається при густині струму осадження 20 А/дм2 при товщині осаду до 100 мкм. Збільшення товщини осаду, густини струму осадження та застосування імпульсного режиму призводять до зниження точності електроформування та компактності осаду через появу дифузійних обмежень і утворення дендритів. Таким чином, нітратний електроліт дозволяє проводити якісне локальне електроосадження об’єктів з міді висотою до 100 мкм при густині струму до 20 А/дм2.
Посилання
C. Korner, "Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting - a review", International Materials Reviews, vol. 61, no. 5, pp. 361-377, 2016.
P. Regenfuss et al., "Principles of laser micro sintering", Rapid Prototyping Journal, vol. 13, no. 4, pp. 204-212, 2007.
L. Xinchao, M. Pingmei, A. Sansan, and W. Wei, "Review of additive electrochemical micro-manufacturing technology", International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 173, p. 103848, 2021.
Г. С. Васильєв, Д. Ю. Ущаповський, В. І. Воробйова, та О. В. Лінючева, "Моделювання процесів електрохімічного 3d-друку", Наукові вісті КПІ, № 2, с. 97-105, 2021.
G. Vasyliev, V. Vorobyova, D. Uschapovskiy, and O. Linyucheva, "Local electrochemical deposition of copper from sulfate solution", Journal of Electrochemical Science and Engineering, vol. 12, no. 3, pp. 557-563, 2022.
S. D. Leith, and D. T. Schwartz, "High-rate through-mold electrodeposition of thick (>200 μm) NiFe MEMS components with uniform composition", Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 8, no. 4, pp. 384-392, 1999.
A. L. Cohen, U. Frodis, F. G. Tseng, G. Zhang, M. Florian, and P. M. Will, "EFAB: low-cost automated electrochemical batch fabrication of arbitrary 3D microstructures", in Proc. Micromachining and Microfabrication Process Technology V, vol. 3874, pp. 236-247, 1999.
J. D. Madden, S. R. Lafontaine, and I. W. Hunter, "Fabrication by electrodeposition: building 3D structures and polymer actuators", in Proc. IEEE Sixth International Symposium on Micro Machine and Human Science, 1995, pp. 77-81.
J. Xu, W. Ren, Z. Lian, P. Yu, and H. Yu, "A review: development of the maskless localized electrochemical deposition technology", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 110, pp. 1731-1757, 2020.
P. Hanekamp, W. Robl, and F. M. Matysik, "Development and application of a multipurpose electrodeposition cell configuration for studying plating processes on wafer specimen and for characterizing surface films by scanning electrochemical microscopy", Journal of Applied Electrochemistry, pp. 1-8, 2017.
S. Morsali, S. Daryadel, Z. Zhou, A. Behroozfar, D. Qian, and M. Minary-Jolandan, "Multi-physics simulation of metal printing at micro/nanoscale using meniscus-confined electrodeposition: Effect of environmental humidity", Journal of Applied Physics, vol. 121, pp. 024903-024908, 2017.
J. Hu, and M. F. Yu, "Meniscus-confined three-dimensional electrodeposition for direct writing of wire bonds", Science, vol. 329, no. 5989, pp. 313-316, 2010.
S. K. Seol et al., "Electrodeposition-based 3D printing of metallic microarchitectures with controlled internal structures", Small, vol. 11, no. 32, pp. 3896-3902, 2015.
A. Behroozfar, S. Daryadel, S. R. Morsali, S. Moreno, M. Baniasadi, R. A. Bernal, and M. Minary-Jolanda, "Microscale 3D printing of nanotwinned copper", Advanced Materials, vol. 30, no. 4, pp. 1705107-1705113, 2017.
P. Liu, Y. Guo, Y. Wu, J. Chen, and Y. Yang, "A low-cost electrochemical metal 3D printer based on a microfluidic system for printing mesoscale objects", Crystals, vol. 10, no. 4, pp. 257-273, 2020.
K. Nakazawa, M. Yoshioka, Y. Mizutani, T. Ushiki, and F. Iwata, "Local electroplating deposition for free-standing micropillars using a bias-modulated scanning ion conductance microscope", Microsystem Technologies, vol. 26, pp. 1-10, 2019.
G. Ercolano, C. V. Nisselroy, T. Merle, J. Voros, D. Momotenko, W. W. Koelmans, and T. Zambelli, "Additive manufacturing of sub-micron to sub-mm metal structures with hollow AFM cantilevers", Micromachines, vol. 11, pp. 6-20, 2020.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Георгій Васильєв, Дмитро Ущаповський, Вікторія Воробйова, Олександр Плівак, Тетяна Мотронюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
