微细金属加工在众多领域有着广阔的应用,微细电沉积是其中一个重要的组成部分。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,本文提出利用微细喷射电沉积方法进行微细金属增材制造研究,通过搭建微细喷射电沉积平台,进行工艺试验和机理研究,最终实现了微米级金属铜的快速成型。本文主要从理论分析、实验装置系统设计、数值模拟仿真及工艺试验分析这几个方面对这种金属增材制造方法进行研究,主要研究内容及创新点如下:(1)提出了一种毛细管辅助微细电沉积进行金属增材制造的方法,设计并搭建高精度三轴微细喷射电沉积平台,同时设计了微细射流喷嘴与微细电解液喷射循环装置,实现了0.3mm喷嘴直径的微细喷射电沉积。(2)采用STM32+μC/OS-II的控制方案完成了整套系统的控制设计,并在电路中集成一个可控的恒流电路作为加工电源,使用TFT电阻式触摸屏实现操作的便捷性。通过仿真与实验验证,提出了将电极间电压作为反馈信号从而控制加工间隙恒定的控制方法,最终实现了金属增材的自动加工。(3)试验研究了电流密度对柱状微细金属结构成型的影响。以制备微细金属铜柱为例,在不同的电流密度下进行工艺试验研究,由此分析得出电流密度对微细沉积的性能有重要影响。当电流密度控制得当时,微细铜柱的表面质量较好,生长速度较快,且显微硬度和弹性模量也有所提高。(4)探究了对不同电流密度下微细金属成型的悬垂能力,发现较低的电流密度下,可以实现最大45°的倾斜生长。随着电流密度的增加,铜柱生长过快导致电解液射流难以产生很好的引导作用,悬垂能力逐渐变弱。在此研究基础上,成功制备了金属空间螺旋线结构。