电铸是一种基于电化学沉积的精密加工制造技术,有着其它加工技术无法比拟的复制精度和尺寸精度。它经济实用,加工成本较低,在一些异型、复杂的精密微细零件制作中甚至是唯一的加工方法。同时电铸又是一种影响因素多,表面质量缺陷多的,并且沉积机理研究不够透彻的加工制造方法。因此非常有必要对该制造工艺进行深入研究。本文设计了具有特色的电铸成型装备,提出了搅拌方案,对流场和电流场进行有限元分析,采用屏蔽方法改善沉积质量,接着进行了各种因素的单因素实验,总结了影响规律。采用不同轨迹的阴极移动方式,研究了不同轨迹对沉积层的影响。最后进行了关于半导体光伏薄膜电化学沉积的探索性实验,结果和电铸类似,得出电位和搅拌是薄膜沉积的关键因素。　　 本文所做的主要内容如下:　　 1.设计机电一体的电铸装备。针对电铸工艺要求,本论文设计了电铸成型装备。该装备的特点是可同时采用双缸工作,制作效率成倍提高；采用PLC集中控制电气元件；具有旋转搅拌装置和多轨迹移动搅拌工作台,可用于研究最佳搅拌的方式；采用A/D模块处理温度信号进行精确的温度控制,同时A/D模块也用于PH值的检测。这些措施为精密电铸工艺提供良好保证。　　 2.液体流场和电流场有限元分析。由于溶液流动形式对电化学传质有积极的影响,本文在有初速度的条件下,利用流体分析模块FLOTRAN CFD对电铸液的流场做有限元分析,结果得出增加垂直于表面方向的流动速度,可以使溶液深入微槽,增加溶液的分散性和均匀性；由于电铸的边缘效应使得无论极间距是否相等,总会出现不均匀现象,应用了有限元分析软件ANSYS对阴极表面的电流场进行了仿真分析,采用屏蔽阴极改善沉积层的均匀性,并且优化了屏蔽距离。　　 3.精密电铸实验。在电铸实验中,为了得到更多的可调电参数,电源采用专门定制的正负脉冲电源；电铸液采用低应力、高效率的氨基磺酸镍做主盐。然后采用304不锈钢作阴极基底做关于平均电流密度、频率、占空比、温度对表面粗糙度、内应力影响的单因素实验,讨论了各因素的影响规律。对实验结果进行分析后,得出平均电流密度是铸层内应力的最显著因素,其次是温度的影响；占空比是表面粗糙度的最显著因素。通过单因素实验,得到最佳的电铸规范为:平均电流密度5A/dm2,占空比0.2,频率1500Hz,温度60℃。还分别设计了旋转搅拌和由编程实现的移动搅拌,用于研究对流传质的形式对沉积层质量的影响,结果证明了波浪型的搅拌有利于溶液深入细槽内,得到更均匀的铸层,这和流场分析的结果一致。　　 4.电化学沉积光伏薄膜实验。主要探索了铜铟硒(CIS)三元电化学共沉积的优化方法,主要包括沉积电位和搅拌。电位对薄膜电沉积元素含量有重要的作用,沉积电位变负有利于多元素共沉积,一定的搅拌可以促进电沉积过程。同时为了增加In和Se含量,可以采用两步法先沉积In和Se,然后再共沉积CIS。