掩膜电解加工是一种应用广泛的加工技术,在金属微结构的加工中具有独特的优势,如:加工速度快、加工后工件无残余内应力、工具电极无损耗等。在进行常规掩膜电解加工金属微结构时,边缘效应影响下的边缘电场强度高于中心,导致金属微结构的整体尺寸均匀性较差。为了解决这一问题,本文提出了一种移动喷射式掩膜电解加工技术——通过缩小阴极面积使边缘效应减弱,利用移动阴极来平衡电流密度和加工时间,同时通过喷射加工及时排出电解产物,最终达到提高金属微结构均匀性的目的。首先,根据电解加工原理分析掩膜电解加工过程中的电极反应和阳极极化现象,并据此选择合适的工艺参数。根据法拉第定律可知:电流密度和加工时间会对掩膜电解加工过程中的阳极溶解量产生影响。在常规掩膜电解加工中,阳极边缘和中心位置微结构的加工时间相同,电流密度分布差异导致了不同位置微结构刻蚀深度的差异。采用移动喷射式掩膜电解加工方法,一方面缩小阴极面积减弱边缘效应从而使电流密度分布均匀,并利用阴极在二维平面的移动平衡电流密度和加工时间;另一方面通过喷射加工方式将电解产物及时排出,避免了电解产物的影响,进而提高了微结构的均匀性。其次,利用COMSOL软件对移动喷射式掩膜电解加工过程进行仿真模拟。在建立了移动掩膜电解加工物理模型和几何模型的基础上,设置边界条件并划分网格对其进行求解计算。在提取到仿真结果后,利用MATLAB软件绘制阳极微坑阵列结构的轮廓图和深度分布图,并计算微坑阵列的深度不均匀度。加工过程中阴阳极间距、阴极直径和阴极移动距离会对微坑阵列结构的均匀性产生影响,因此在不同参数条件下进行数值模拟以获取较优的工艺参数。将优选参数条件下的仿真结果与常规掩膜电解加工的仿真结果进行对比,微坑阵列结构的不均匀度降低了65.8%。最后,搭建移动喷射式掩膜电解加工装置,并在此基础上进行实验研究。电解加工装置包括两轴运动平台、电解液循环系统和脉冲电解电源。对阳极基片进行预处理后,采用曝光、显影等工艺制备了微坑阵列掩膜。通过实验探究阴阳极间距、阴极直径、阴极移动距离及电解液流速对微坑阵列结构均匀性的影响规律,得到了较优的实验参数。在优选的参数下进行移动喷射式掩膜电解加工实验,并与常规的阴极固定式掩膜电解加工相比,得到的金属微坑阵列结构均匀性提升了70.7%。实验结果表明,本文提出的移动喷射式掩膜电解加工方法能够有效地改善金属微坑阵列结构的均匀性。