[发明专利]三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法

权利要求书

1.一种三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法，其特征在于包括以下过程：

步骤1、将所需微结构件根据尺寸特征分成若干体素；

步骤2、在单个体素内，微增材制造过程包含若干周期，每个周期内分为以下三个节拍，制造过程中三个节拍独立工作；

步骤2-1、首先开始金属离子源电沉积步骤，在这个步骤中基体（1）电压为负，外部离子水溶液（3）静止，微纳米玻璃移液管（4）内受压供给金属离子水溶液（5）进行电沉积生长电沉积金属层（2）；

步骤2-2、金属离子源电沉积步骤结束后，进入外部离子水溶液（3）更新步骤，在这个步骤中基体（1）电压和微纳米玻璃移液管（4）内压力都为零，外部离子水溶液（3）流动清除金属离子源电沉积时的扩散金属离子；

步骤2-3、外部离子水溶液更新步骤结束后，进行微纳米玻璃移液管（4）的管口与电沉积金属层（2）的间隙监测回路电流检测，监测体素内电沉积金属层（2）生长情况，若监测显示体素内电沉积金属层（2）未与微纳米玻璃移液管（4）接触，则继续在该体素内进行下一个周期的增材制造，若体素内电沉积金属层（2）与微纳米玻璃移液管（4）接触，则微纳米玻璃移液管（4）移动至下一个体素点进行增材制造，直到微结构件的所有体素成形完毕；

步骤2-3微纳米移液管（4）的管口与电沉积金属层（2）的间隙监测回路电流检测步骤，具体过程为：

微纳米玻璃移液管（4）内的金属离子水溶液（5）中和外部离子水溶液（3）中分别放置监测回路阳极（6）和监测回路阴极（8），同时接入电流表（7），建立微纳米玻璃移液管（4）的管口与电沉积金属层（2）的间隙监测回路，监测回路独立于电沉积回路；微纳米玻璃移液管（4）的管口与电沉积金属层（2）的初始间隙设置为体素的高度，当体素内电沉积金属层（2）与微纳米玻璃移液管（4）的管口接触，管口的离子运动通量减小，监测回路电流下降，给系统提示体素内电沉积金属层（2）生长完成，微纳米玻璃移液管（4）移动至下一个体素生长点，间隙为体素高度。

2.根据权利要求1所述的三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法，其特征在于：

步骤1中的体素，其尺寸特征为:

体素长度和宽度尺寸范围为1μm~2μm，体素的高度在0μm~0.5μm。

3.根据权利要求1所述的三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法，其特征在于：

步骤2-1中的金属离子源电沉积步骤，具体过程为：

采用直径为50nm~2μm的微纳米玻璃移液管（4）在浸没于外部离子水溶液（3）中的极化的基体（1）表面受压挤出金属离子水溶液（5）构造金属离子源，金属离子电沉积制备电沉积金属层（2），基体（1）的电压由金属离子电沉积特性决定，管内压力在10mbar~1000mbar内并由金属离子水溶液（5）的粘度决定。

4.根据权利要求1所述的三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法，其特征在于：

步骤2-1中金属离子源电沉积步骤中电沉积金属层（2）的金属材料为纯金属材料，或晶态合金材料，或非晶态合金材料。

5.根据权利要求1所述的三节拍式液基金属离子源电沉积微增材制造方法，其特征在于：

步骤2-2中的外部离子水溶液（3）的更新步骤，具体过程为：

沉积金属位于外部离子水溶液（3）进出口连线的中心位置，进出口长宽高均大于所需制备的金属结构尺寸，在外部离子水溶液（3）循环回路中，采用离子交换膜对外部离子水溶液（3）中的金属离子进行过滤。