1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
{title}文 献 综 述随着产品微型化的到来，微纳尺度三维器件，如微纳传感器、微流控器件、微槽、微型喷嘴等，在微机电系统、生物医疗、航空航天、汽车等诸多领域有着巨大的产业需求。
而基于离散/堆积分层制造思想的增材制造技术，可实现材料设计、制备、成形一体化，能完成传统制造方法难以加工的任意复杂结构，显示出广阔的市场应用前景。
目前三维金属微结构的增材制造技术，以激光、电子束为热源的激光烧结技术和电子束熔化成形技术为典型代表，但存在高热残余应力和应变、氧化相变偏析，影响成形件的力学性能与尺寸精度，金属零件内部存在气孔、裂纹、夹杂、未熔合等缺陷，使其有一定的局限性。
而电化学沉积增材制造技术，由于沉积过程中材料的转移以离子尺度进行，可达到微纳加工精度，且沉积层内应力小、无热变形、无裂纹等特点，使得这种加工方式在微细制造领域、甚至纳米制造领域都有着很大的发展潜能，从而实现高精度、高性能、复杂三维金属微结构的加工目标[1]。
从原理上讲，与传统的材料去除加工（车铣刨磨）相反，增材制造提出了逐层叠加成形全新的零件加工方法。
其方法是通过计算机上构成零件三维模型，对其进行分层切片，得到每层的二维图形信息，再将信息传输给增材制造设备，按顺序将二维轮廓信息一层一层的成型，最终成型为三维零件。
从广义上讲，将材料自动的累加起来成为实体的加工方法都可以称为增材制造技术，电沉积是指在外加电场的作用下，通过电化学沉积的原理将溶液中的金属离子还原成金属单质。
以传统喷射电沉积理论为基础，利用其特殊的定域性[2]。
金属离子液束流增材制造技术结合了电化学沉积和增材制造的特点，具有常温金属成形和液束形式加工特征，受到广泛关注。
目前，金属离子液束流增材制造技术从原理上属于精密制造技术，其通过金属离子的逐个堆积来成形零件，具有复制精度高的特点，能够广泛应用于一些复杂形状的特殊异形件制造[3]。
电沉积技术的工艺过程中应用了电化学原理，所获得镀层孔隙率低，具有较好的力学性能，通过对其工艺参数的优化，可以改善镀层的表面质量，但对于镀层尺寸精度的控制仍处于一个较低的水平，而且电沉积过程中所使用的镀液含有大量的化学物质，在电沉积完成后需要对镀液进行处理，不利于节约资源和环境保护。
目前对电沉积技术的研究主要集中在工艺参数优化以及自动化增材方面，提高沉积层质量、尺寸精度以及电沉积的工作效率是今后的重点研究方向[4]。
随着现代工业的迅速发展，对机械产品的性能提出更高的要求，要求产品能在高参数、高自动化和恶劣的环境下长期稳定的运转。
电沉积技术通过对材料进行表面改性，可使基体的局部或整个表面性能得到提高，并赋予基体表面新的性能[5]。
喷射电沉积技术的喷头尺寸，形状和材料等对其影响非常大。
现阶段关于喷射电沉积技术也到达了比较客观的程度。
喷射电沉积采用的喷头也有很多种类，按其工作压力界控制范围的大小可分为低压喷头（或称近射程喷头），中压喷头（或称中射程喷头）和高压喷头（或称远射程喷头）。
按照喷头的结构形式与水流形状可以分为旋转式，固定式和孔管式三种。
旋转式喷头又称为射流式喷头，是目前使用得最普遍的一种喷头形式。
一般由喷咀、喷管，粉碎机构、转动机构、扇形机构、弯头、空心轴、套轴等部分组成。
旋转式喷头是使压力水流通过喷管及喷咀形成一股（或23股）集中的水舌射出。
转动机构和扇形机构是旋转式喷头的重要部件，因此常根据转动机构的特点对旋转式喷头进行分类，常用的形式有摇臂式、叶轮式、反作用式和手持喷头四种。
固定式喷头也称为漫射式喷头，它的特点是在喷灌过程中喷头的所有部件是固定不动的，而水流是在全园周或部分园周扇形同时向四周散开。
其使用范围受到很大的限制，但其结构简单，没有转动部分，所以工作可靠。
固定式喷头的结构形式很多，概括起来可以分为三类：折射式，缝隙式和离心式。
孔管式喷头由一根或几根较小直径的管子组成，在管子的顶部分布有一些小的喷水孔，喷水孔直径仅12mm。
根据喷水孔分布的形式又可以分为单列孔管和多列孔管两种[6]。
随着科学技术的发展，电沉积的材料也在不断发生着变化，由单一的金属材质到金属氧化物的沉积，例如对ZnO、CuO具有较高溶解度的氯化胆碱/尿素（ChCl/urea） 离子液体，实现了直接从 ZnO、CuO 电沉积制备出 Zn 基负极材料[7]。
提出了一种绿色可控的一步电沉积法[8]制备石墨烯[9]及其纳米复合材料，一步电沉积法还可以合成双膦酸盐负载镁植入物，用以调节药物释放[10]。
甚至将电沉积法运用到了锂电池电极材料中，以电沉积法制备LiCu合金薄膜做为新型锂电池负极材料，该材料以铜为骨架， 充放电时以稳定的铜骨架结构促进锂的均匀沉积和溶解，抑制锂的体积膨胀和收缩，从而避免锂枝晶的形成，提高锂金属负极的安全稳定性[11]。
电沉积技术的发展势不可挡，在电沉积技术的支持下可以实现较多微细产品的一体化，但是这无疑导致制造成本的增加，随着产品的微细化，制造的难度也随之上升，电沉积-增材制造技术由于自身工艺特性（如：射流沉积斑尺寸相对较大，存在射流冲击作用，较大的极间距下定域性不高、存在电沉积边缘效应和尖端效应等）所限，在制作三维实体结构与金属零件方面存在下列主要问题：（1）定域性差及高电流密度分布下晶粒结晶的不稳定[12]；（2）流场及电场的均匀性及稳定性减弱导致电沉积过程无法均匀稳定地持续进行[13,14]；（3）可制作简单的连续微结构，但无法制作出高深/宽比、结构复杂、成形精度高的三维实体微结构与金属零件[15]；（4）无法在高沉积效率基础上大幅度提高制件尺寸精度和形状精度；（5）影响共沉积过程的工艺参数（喷嘴和阴极表面的间距、喷嘴在共沉积过程中的移动速率、喷嘴的形状和面积等）需进一步优化。
所以所以以此设计一个电沉积装置来完成掩膜射流电化学增材制造。
参考文献[1]刘赛赛,贾卫平,吴蒙华,钱宁开,佐姗姗.电沉积增材制造微镍柱的工艺研究[J].表面技术,2021,50(05):95-101.DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.009.[2]王鑫. 基于喷射电沉积的微细增材制造方法与试验研究[D].南京航空航天大学,2019.DOI:10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000530.[3]沈理达,田宗军,谢德巧,吕非.金属离子液束流增材制造研究现状及其发展[J].航空制造技术,2018,61(17):28-35.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2018.17.028.[4]王荣城,王文宇,殷凤仕,任智强,常青,赵阳,秦智勇.铜及其合金表面涂层技术与增材制造技术研究进展[J].材料导报,2021,35(19):19142-19152. [5]王颖. 喷射电沉积镍磷合金电化学行为及性能研究[D].南京农业大学,2014.[6]武井田,郝恒昌.常用喷头的性能及选择[J].现代化农业,1984(03):19-21.[7]谢学良. 离子液体电沉积制备锌基、锡基负极材料及性能研究[D].上海大学,2018.[8]Zheng-Zheng Yin,Zhao-Qi Zhang,Xiu-Juan Tian,Zhen-Lin Wang,Rong-Chang Zeng.Corrosion Resistance and Durability of Superhydrophobic Coating on AZ31 Mg Alloy via One-Step Electrodeposition[J].Acta Metallurgica Sinica(English Letters),2021,34(01):25-38. [9]王珂. 一步电沉积制备石墨烯及其金属纳米复合材料[D].湖南大学,2012.[10]Peng Wan,Weidan Wang,Lizhen Zheng,Ling Qin,Ke Yang.One-step electrodeposition synthesis of bisphosphonate loaded magnesium implant: A strategy to modulate drug release for osteoporotic fracture healing[J].Journal of Materials Science （2）射流电沉积装置的三维建模和运动仿真以及二维图的绘制。
分析步骤：1) 查阅相关工具书资料；2) 确定电化学增材制造装置的功能；3) 确定装置的总体尺寸大小；4) 确定零部件的选型；5) 绘制草图；6) 对零部件进行校核计算；7) 完成三维建模和仿真。
采用的方法：学习与使用三维建模软件，完成三维建模和运动仿真。
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