表面微结构在热传导、摩擦磨损、流体动力学、化学反应特性等许多领域发挥重要作用,如何高效、高质量地加工表面微结构成为一个重要的研究热点。目前表面微结构加工技术主要有机械加工、激光加工、磨料气射流加工、电火花加工和电解加工等。其中电解加工是以离子的形式去除材料,在加工过程中无应力和热影响区的产生、无工具损耗等优点易于实现加工微细结构,因此电解加工在表面微结构制造方面有着独特优势。为了能在金属表面制造出微坑和微槽结构,在对掩膜电解加工表面微结构国内外研究现状深入调研的基础上,提出了一种扫描射流掩膜电解加工表面微结构的新方法,本文的主要研究内容如下:(1)基于COMSOL多物理场对射流掩膜电解加工微坑的电场和成形过程进行仿真分析。对单孔掩膜直径(2-200μm)的微坑进行了电场仿真,研究掩膜孔径大小对电场的影响关系;同时对微坑的成形过程进行了数值模拟,研究不同掩膜孔径对微坑尺寸和形貌的影响关系,为后续电解加工实验奠定了基础。(2)进行了扫描射流掩膜电解加工微坑阵列的工艺试验研究。搭建了扫描射流掩膜电解加工系统,设计了实验夹具,规划了实验方案。完成了对不同掩膜孔径(2-300μm)的电解加工实验,并与仿真结果进行了比较。进行了单因素实验,研究了加工间隙、脉冲电参数、扫描参数对微坑阵列加工的影响规律。进行了正交实验,通过极差分析确定了各因素对微坑加工影响的主次关系。优化了加工参数,利用直径2μm的掩膜孔加工出平均直径和深度分别为7.56μm和3.39μm的微坑阵列结构,实现了微坑阵列的高效、高精度加工。(3)开展了扫描射流掩膜电解加工微槽结构工艺试验研究。研究了微槽的成形过程,分析了单条槽不同位置的尺寸精度,研究了槽的尺寸偏差,并通过对比实验探明了产生偏差的原因。优化了实验参数,加工出尺寸一致性良好的微槽阵列结构,探索了扫描方向对微槽阵列尺寸的影响关系。研究了扫描射流掩膜电解加工对交叉槽形貌的影响,结果表明在槽的交叉点容易出现孤岛现象,延长加工时间或提高电流密度能有效消除孤岛。最后,对图形化的微槽结构进行了试验加工,取得了良好加工效果。