等离子体电化学射流复合加工装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及复合加工技术领域，尤其涉及一种等离子体电化学射流复合加工装置及系统。


背景技术：

2.随着半导体技术的不断革新，近年来以碳化硅(sic)为首的第三代半导体材料由于具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高等优点，在制作高频、高温、抗辐射的大功率半导体器件方面发展潜力巨大。常规的加工方法主要有湿法刻蚀、干法刻蚀、电火花、激光、化学或电化学加工等。化学惰性金属以其高超的热稳定性、抗腐蚀性等材料性能在航空航天、能源、医疗等高技术领域发挥着重要作用，例如铌(nb)及其合金可应用于超导磁体，高温合金可用于火箭推进器喷管，燃气涡轮发动机和耐热耐烧器材，钛(ti)可用于制造医疗器械，是很好的生物适应性材料。然而铌、钛等化学惰性金属和硅、碳化硅等半导体材料硬度大、脆性高、化学稳定性强，难以通过常规方法加工。
3.具体来说，通过湿法刻蚀不能精确控制图形，并且刻蚀剂为氢氟酸或氢氧化钾等危险的强酸强碱；干法刻蚀存在晶圆损坏的风险，并且设备复杂成本高昂，不适合大批量生产；电火花和激光加工会在材料表面产生热影响区、重铸层或者微裂纹；电化学加工不适用于化学惰性材料，例如铌或碳化硅等材料与氧结合后表面会生成氧化膜绝缘层阻止电化学反应的进行，通常采用酸性或者碱性电解液对氧化膜进行去除，危险性较高且对环境不友好，从而限制了常规电化学射流在化学惰性材料加工中的应用。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种等离子体电化学射流复合加工装置，能够实现化学惰性材料的表面选择性加工，并提供了一种等离子体电化学射流复合加工系统。
5.根据本实用新型的第一方面实施例的等离子体电化学射流复合加工装置，包括：
6.机架，所述机架上设置有工作台，所述工作台上设置有用于夹持待加工工件的夹具；
7.喷射装置，包括喷嘴，所述喷嘴朝向所述夹具，用于向所述工件喷射电解液；
8.根据本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工装置，至少具有如下有益效果：只需将待加工工件夹持于夹具上，将喷嘴连接于电源负极、工件连接于电源负极，通过喷嘴将电解液喷射于工件表面，即可实现电解等离子体加工和电化学射流加工的复合加工方式。本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工装置可应用于前文所述实施例的复合加工方法，实现电解等离子体加工和电化学射流加工的复合加工方式，结构简单，可以有效降低加工成本。
9.根据本实用新型的一些实施例，等离子体电化学射流复合加工装置还包括电源装置，所述电源装置的正极连接所述工件，负极连接所述喷嘴。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述电源装置还包括示波器，所述示波器电连接于所述电源装置，用于检测输出电压、电流信号。
11.根据本实用新型的一些实施例，等离子体电化学射流复合加工装置还包括驱动装置，所述驱动装置连接于所述机架，用于驱动所述工作台和所述喷嘴相对运动。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述驱动装置包括：
13.第一驱动部，连接于所述喷射装置，并用于驱动所述喷射装置沿z轴移动；
14.第二驱动部，连接于所述第一驱动部，并用于驱动所述第一驱动部及所述喷射装置沿x轴移动；
15.第三驱动部，连接于所述工作台，并用于驱动所述工作台沿y轴移动。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述工作台上还设置有电解槽，所述夹具置于所述电解槽内，所述电解槽用于收集并排出从所述喷嘴喷射的电解液。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述喷射装置还包括电解液循环装置，所述电解液循环装置包括电解液箱、送液管路、回液管路和送液装置，所述喷嘴通过所述送液管路与所述电解液箱连通，所述送液装置设置于所述送液管路，所述回液管路连通于所述电解槽，用于将所述电解槽中的电解液排入所述电解液箱。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述送液管路上设置有压力表，用于检测所述送液管路内的压力。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述回液管路上设置有过滤器。
20.根据本实用新型的第二方面实施例的等离子体电化学射流复合加工系统，包括控制器和上述实施例的等离子体电化学射流复合加工装置，所述控制器电连接于所述等离子体电化学射流复合加工装置。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
23.图1为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合加工装置的加工方法的原理示意图；
24.图2为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合加工装置的模块示意图；
25.图3为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合加工装置部分结构的立体结构示意图；
26.图4为化学惰性半导体碳化硅表面氧化膜形成的示意图；
27.图5为图4中材料去除的示意图；
28.图6为不同工艺参数下由阳极氧化区到等离子体放电区的变化过程示意图；
29.图7为化学惰性材料半导体硅表面加工出微沟槽图案的一个示例；
30.图8为金属铌表面加工出微沟槽图案的一个示例；
31.图9为半导体硅表面加工出微沟槽图案的另一个示例；
32.图10为金属铌表面加工出微沟槽图案的另一个示例。
33.附图标记：
34.喷嘴100，电解液箱110，送液管路120，回液管路130，送液装置140，过滤器150，压力表160；工件200，放电210，氧化膜击穿220，氧化膜230，气泡240；电源装置300，电源正极310，电源负极320，示波器330；电解液400；初始间隙500；工作台600，夹具610，电解槽620；第一驱动部710，第二驱动部720，第三驱动部730；曲线l1、l2、l3，阳极氧化区s1，放电区s2。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
38.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
39.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.化学惰性金属以其高超的热稳定性、抗腐蚀性等材料性能在航空航天、能源、医疗等高技术领域发挥着重要作用，例如铌(nb)及其合金可应用于超导磁体，高温合金可用于火箭推进器喷管，燃气涡轮发动机和耐热耐烧器材，钛(ti)可用于制造医疗器械，是很好的生物适应性材料。随着半导体技术的不断革新，近年来以碳化硅(sic)为首的第三代半导体材料由于具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高等优点，在制作高频、高温、抗辐射的大功率半导体器件方面发展潜力巨大。然而铌、钛等化学惰性金属和硅、碳化硅等半导体材料硬度大、脆性高、化学稳定性强，难以通过常规方法加工。
41.在半导体技术中刻蚀是一种按照掩模图形设计要求对材料衬底或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术，分为湿法刻蚀和干法刻蚀两类。其中：干法刻蚀，是利用等离子体对材料表面的物理轰击和化学作用进行材料去除，可以实现各向异性刻蚀，但是因离子轰击存在晶圆损坏的风险，并且设备复杂成本高昂，不适合大批量生产。湿法刻蚀，相对于干法刻蚀成本较低，由于碳化硅具有优异的化学稳定性，常规的酸或碱溶液几乎无法对其进行腐蚀，因此一般引入电场或者紫外光来辅助湿法刻蚀，然而湿法刻蚀的横向刻蚀速率与纵向刻蚀速率接近，因此对于碳化硅是各向同性刻蚀，所以湿法刻蚀图形转移的精
度较低，同时碳化硅湿法刻蚀的刻蚀速率较慢为每分钟几十到几百纳米，另外碳化硅湿法刻蚀的刻蚀剂一般为高浓度的氢氟酸或者熔融氢氧化钾，对人体和环境造成极大危害。
42.其他加工方法如电火花、激光、化学或电化学加工方法应用广泛，各有其优缺点：电火花和激光加工利用热能熔融、蒸发去除材料，然而材料表面会产生热影响区、重铸层或者微裂纹。电化学加工利用工件材料在电解液中的电化学阳极溶解反应实现材料定域性去除，不会产生工具损耗，加工后没有热影响区和残余应力，也不会产生工件表面损伤。加工时将电解液高速喷射到待加工工件表面，可进行电解打孔、铣削、切割等操作，具有简单灵活，加工区域可控，加工柔性好的特点。然而铌或碳化硅等惰性材料与氧结合后表面会生成氧化膜绝缘层阻止电化学反应的进行，因此需要对氧化膜进行去除，通常采用酸性或者碱性电解液来实现，危险性较高且对环境不友好，从而限制了常规电化学加工在化学惰性材料加工中的应用。
43.与上述常规的加工方法相比，本实用新型提供的等离子体电化学射流复合装置采用了电解等离子体加工和电化学射流加工的复合加工方式。电解等离子体技术又可称为等离子体电解氧化，是一种将电解和等离子体放电结合在一起的复合技术，由于其能够显著提高表面性能，实现具有高环境相容性的表面涂层，近年来得到了迅速发展。在电解等离子体加工过程中通过在电解液环境中的工具电极和工件之间施加电场，在高压作用下强欧姆热作用导致电极表面的电解气体析出和电解质溶液的蒸发，电极表面发生放电生成等离子体，产生一系列化学、电和热反应，进而能够在工件材料表面实现氧化、涂层、着色、沉积以及材料去除如表面抛光、清洗处理。本实用新型实施例采用电解等离子体加工和电化学射流加工复合，将电解液通过喷射装置形成射流喷射在工件上，通过施加合适电压在工件表面产生等离子体，从而击穿工件表面由于电化学射流产生的氧化膜，实现化学惰性材料的加工。
44.图1为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合装置的加工方法的原理示意图，图中no3‑
、na

、h2o、h2表示电解液中的离子和分子，图中箭头表示电解液的流向；图2为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合加工装置的模块示意图，图3为本实用新型实施例等离子体电化学射流复合加工装置的立体结构示意图，同时参考图1至图3，本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工装置包括机架和喷射装置，机架上设置有工作台600，工作台600上设置有用于夹持待加工工件200的夹具610，夹具610可以采用常规的三爪或四爪夹具610。喷射装置包括喷嘴100，喷嘴100朝向夹具610，用于向工件200喷射电解液400。只需将待加工工件200夹持于夹具610上，将喷嘴100连接于电源负极320、工件200连接于电源正极310，通过喷嘴100将电解液400喷射于工件200表面，并通过电源对喷嘴100和工件200之间施加电场，实现电解等离子体加工和电化学射流加工的复合加工方式。
45.参考图1，通过喷射装置采用电化学射流的方式，由喷射装置的喷嘴100向待加工工件200喷射电解液400，并在喷嘴100和工件200之间施加电场，此时作用在氧化膜230(图中以粗线条示意)上的电场强度非常高，工件200电极表面发生放电210产生等离子体，在设定电压下，工件200表面产生等离子体能使由于电化学射流产生的氧化膜230击穿，即实现氧化膜击穿220，以去除工件200表面材料，实现化学惰性材料的选择性加工。
46.以碳化硅为例，相比于刻蚀技术，本实用新型所提出的等离子体电化学射流复合装置具有高效率、低成本、环保无污染的优点；相比于激光和电火花加工，本实用新型所提
出的等离子体电化学射流复合加工装置不会产生热影响区降低表面质量，并且不存在工具损耗；以铌为例，相比于电化学射流加工装置，本实用新型所提出的等离子体电化学射流复合加工装置可通过结合等离子体放电去除氧化膜能够实现化学惰性材料去除；相比于电解等离子体技术，本实用新型所提出的等离子体电化学射流复合加工装置具有灵活方便的特点，可以实现选择性材料去除。因此，通过本实用新型实施例通过将电化学射流加工方法和电解等离子体技术相复合，发挥各自的优势从而实现化学惰性材料加工，避免了传统刻蚀技术工艺流程复杂，中间步骤多，容易造成环境污染且需要严格的安全防护等制约因素，降低了成本，为相关产品制备方式开拓了新的工艺方法。
47.本实施例的等离子体电化学射流复合加工装置可实现电解等离子体加工和电化学射流加工的复合加工方式，结构简单，操作灵活方便，可以有效降低加工成本。
48.在上述实施的等离子体电化学射流复合加工装置中，还可包括电源装置300，电源装置300的正极连接工件200，负极连接喷嘴100。电源装置300输出高压直流电，喷嘴100为导电材料制成(例如金属喷嘴100)。由此，可在阳极待加工工件200和阴极金属喷嘴100之间施加电场，由于电化学氧化还原反应加工区域阳极工件200表面会生成一层氧化膜230，同时氧化膜230与电解液400接触界面析出气体产生氧气泡240形成气膜，当施加的电压超过临界值时，通过破坏在工件200表面形成的氧化膜230和电解气膜，在喷射区域发生等离子放电破坏氧化膜230进而实现高温下材料的电化学蚀除。因此，当等离子体电化学射流复合加工装置接通时，由于电化学氧化还原反应在加工区域阳极工件200表面生成一层氧化膜，阻碍电化学反应继续进行，同时氧化膜和电解液400接触的界面有氧气产生，当两电极间电势达到临界值时，界面处的氧化膜、气膜等电介质被击穿，形成放电通道，使得工件200表面局部瞬间高温并发生复杂的物理、化学反应，进而实现表面选择性加工。
49.本实施例设置电源为恒压输出模式，电压范围为100v至300v，具体数值可根据实际加工材料和加工需求合理配置。另外，电源输出的电流波形为直流波形或脉冲波形，可采用示波器探头检测加工时的电压、电流信号，以监测加工时的电流。
50.电源装置300可以为从电网中取得能量，经变换后对一个或多个负载提供电能的装置，或者为加工装置自带的通过电池供电的装置。本实施例设置电源为恒压输出模式，电压范围为100v至300v，具体数值可根据实际加工材料和加工需求合理配置。另外，电源输出的电流波形为直流波形或脉冲波形，电源装置300看连接示波器330探头，用于检测加工时的电压、电流信号，以监测加工时的电流。
51.在上述实施例的等离子体电化学射流复合加工装置中，还可包括驱动装置，驱动装置连接于机架，用于驱动工作台600和喷嘴100相对运动，实现待加工工件200和喷嘴100之间的相对运动，可以在加工前调节喷嘴100和工件200之间的间隙，并且能够在加工过程中调整加工轨迹，从而可以实现微沟槽等图案化扫描加工。
52.具体来说，驱动装置可进行x、y、z轴三个方向(图中以常规的x、y、z空间直角坐标系进行示意)的运动控制，例如驱动装置可包括第一驱动部710、第二驱动部720和第三驱动部730，其中，第一驱动部710连接于喷射装置，并用于驱动喷射装置沿z轴移动，从而实现喷嘴100沿z轴的运动；第二驱动部720连接于第一驱动部710，并用于驱动第一驱动部710及喷射装置沿x轴移动，从而实现喷嘴100沿x轴的运动；第三驱动部730连接于工作台600，并用于驱动工作台600沿y轴移动，从而实现待加工工件200沿y轴的运动。由此，喷嘴100和工件
200之间的相对运动可以在x、y、z轴三个方向进行调整。第一驱动部710、第二驱动部720和第三驱动部730可以选用直线电机、汽缸等常用的动力元件。
53.在其他的实施例中，也可以将x、y轴方向的运动调整配置于工作台600，而喷射装置只进行z轴方向的运动控制，具体来说，工作台600可以设置为x、y轴运动平台，喷射装置连接z轴运动机构，即设置驱动机构带动工作台600沿x、y轴运动，设置另一驱动机构带动喷射装置沿z轴运动，从而可实现待加工工件200在x、y轴方向的运动，喷嘴100在z轴方向的运动，同样能够进行喷嘴100和工件200之间的相对运动可以在x、y、z轴三个方向的调整。
54.在其他的实施例中，也可以采用三轴机械手操纵喷嘴100进行x、y、z轴三个方向的调整，而工作台相对机架静止固定，也可以实现喷嘴100和工件200之间的相对运动可以在x、y、z轴三个方向的调整。
55.在上述实施例的等离子体电化学射流复合加工装置中，工作台600上还可设置电解槽620，夹具610置于电解槽620内，可通过电解槽620收集喷嘴100喷射的电解液400，并将电解槽620连通于电解液箱110，从而将电解槽620内的电解液400排出至电解液箱110中。还可配置电解液400循环装置，实现电解液400的循环。
56.具体来说，可将夹具610置于电解槽620内，工件200夹持于夹具610上进行加工时，电解槽620可用于收集并排出从喷嘴100喷射的电解液400，电解液400循环装置包括电解液箱110、送液管路120、回液管路130和送液装置140，喷嘴100通过送液管路120与电解液箱110连通，送液装置140设置于送液管路120，可为用于泵送电解液的电解液泵。电解槽620的槽壁或槽底可以设置排液口，回液管路130连通于电解槽620排液口，用于将电解槽620中的电解液400排入电解液箱110，可通过送液管路120再次送入喷嘴100，实现电解液400的循环。回液管路130上可以配置过滤器150，以将加工废料隔滤，避免流入电解液箱110中。可在送液管路120上连接电解液泵，以将电解液泵送至喷嘴100，送液管路120还可以设置压力表160，用于实时监测送液管路120内的压力，从而作为调节电解液400喷射流速的参考。
57.上述实施例中，喷嘴100可以选择内径为0.1mm～2mm的金属喷嘴100，喷嘴100材料可为不锈钢304，可选用电解液400为质量分数范围为0.5％～20％的nano3水溶液，或其他中性盐溶液如nacl水溶液。电解液400流速可以设置为电解液400流速为3.8m/s，加工前，调节喷嘴100和待加工工件200之间的初始间隙500可以为200μm～800μm。
58.在上述实施例中，产生等离子体放电击穿氧化膜230的电压临界值，由喷嘴100和工件200之间的间隙(电极间间隙)、电解液400浓度和工件200材料性能等因素决定，具体数值可根据实际加工材料和加工需求合理配置。例如，针对铌、硅、碳化硅等不同的化学惰性材料，通过改变电压、初始间隙500、电解液400浓度等工艺参数，可以控制等离子体生成进而去除氧化膜230并适用于多种材料加工，具有灵活方便可实现材料的选择性去除的特点。
59.本实用新型实施例还提供了一种等离子体电化学射流复合加工系统，包括控制器和上述实施例的等离子体电化学射流复合加工装置，控制器电连接于等离子体电化学射流复合加工装置，具体来说，控制器用于控制等离子体电化学射流复合加工系统内电器装置的运作，其可为plc(programmable logic controller/可编程逻辑控制器)、单片机、时控开关及微型处理终端等，其可通过预设方案实现喷嘴和/或工作台的驱动、电源的通断、送液装置的通断等，实现电器的有序运作。同时控制器可收集处理系统内传感器、仪表数据(如压力表、示波器数据)，用于反馈系统运行状态以及为系统调控提供依据。控制器实现控
制的过程及方法，为本领域技术人员可轻易实现的，例如plc，是采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。属于现有技术，亦非本实用新型的发明要点，在此不做赘述。
60.采用上述等离子体电化学射流复合加工装置及系统进行加工的大致步骤如下：
61.一、在机床电解槽中放置待加工工件用夹具夹紧并准确定位，其中，待加工工件可先进行预处理：依次在丙酮和乙醇中超声脱脂处理，然后用去离子水清洗并使用压缩空气进行干燥；
62.二、加工装置主轴安装金属喷嘴，将喷嘴连接电解液管路，调节喷嘴位置使喷嘴与待加工工件保持初始间隙；
63.三、将待加工工件连接至电源装置正极，喷嘴连接至电源装置负极，设置电源装置恒压输出模式，电压范围100v～300v，电流波形为直流或脉冲并采用示波器探头检测加工中电压电流信号；
64.四、开启电解液泵，使电解液经喷嘴喷射到待加工工件表面，调节电解液压力使电解液流速为3.8m/s；
65.五、启动驱动装置电源，控制工件和喷嘴的相对运动以调节加工运动轨迹，在工件表面产生等离子体放电击穿氧化膜进行材料加工；
66.六、加工完毕关闭驱动装置电源，关闭电解液泵，取出工件。
67.本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工加工装置的两个具体应用实例如下：
68.以一种化学惰性半导体材料碳化硅为例，图4为化学惰性半导体碳化硅表面氧化膜形成的示意图，图5为图4中材料去除的示意图，图4中左下角标示的1μm和图5中左下角标示的200μm为比例尺，图6为不同工艺参数下由阳极氧化区到等离子体放电区的变化过程示意图，纵坐标表示电流密度(a/cm2)，横坐标表示电压(v)，曲线l1表示si(0.001
‑
0.01ω
·
cm)，曲线l2表示nb(1.25
×
10
‑9ω
·
cm)，曲线l3表示sic(0.015
‑
0.028ω
·
cm)。参考图5至图7，具体加工时待加工工件为n型4h
‑
sic(0001)试样，尺寸10
×
10mm，厚度为350μm，电阻率为0.015～0.028ω
·
cm，表面经化学机械抛光处理。在实验之前，试样依次在丙酮和乙醇中超声脱脂处理，然后用去离子水清洗并使用压缩空气进行干燥。阴极为不锈钢304喷嘴，喷嘴内径0.31mm，电解液为具有一定质量分数的nano3水溶液，质量分数范围为0.5％～20％，电解液流速3.8m/s，电极初始间隙为0.2mm～0.8mm，电源采用恒压输出模式，电压范围200v～300v，电流波形为直流或脉冲并采用示波器探头获取电压电流信号。由图4和图5对比可以看出，在200v电压下，表面发生的是电化学阳极氧化过程，继续升高电压达到临界值时就会产生等离子体放电击穿氧化膜，在热作用机制下可以实现对化学惰性材料的微加工。如图5所示，在电压220v，加工时间14s条件下，产生等离子体放电击穿氧化膜对材料进行去除留下一个放射状的微坑，微坑及其影响区域的直径为633μm，约为喷嘴直径的2倍，图中虚线表示微坑的影响区域。由图6可以看出，电解液质量分数为20wt.％，初始加工间隙为200μm，在阳极氧化区s1，电流密度随电压的增加呈线性增加。超过一定的电压临界值，等离子体放电发生，电流密度以更高的速率上升，如图中曲线等离子放电区s2。根据电解液浓度的不同，分离这两个区域的相应临界电压位于200v～260v范围内并且较高的电解质浓度对应较
低的临界电压。
69.以化学惰性半导体硅和金属铌为例，图7至图10为化学惰性材料半导体硅和金属铌表面加工出微沟槽图案的几个示例，图中左下角标示的200μm和400μm为比例尺；具体加工时通过控制金属喷嘴和待加工工件之间的相对运动，在材料表面加工出微沟槽图案结构。加工时阳极工件为p型si(100)试样，尺寸10
×
10mm，厚度为460μm，电阻率为0.001～0.01ω
·
cm，表面经化学机械抛光处理；铌试样尺寸10
×
10mm，厚度为400μm，电阻率为1.25
×
10
‑9ω
·
cm。在实验之前，试样依次在丙酮和乙醇中超声脱脂处理，然后用去离子水清洗并使用压缩空气进行干燥。阴极为不锈钢304喷嘴，喷嘴内径0.31mm，使用电解液为质量分数20％的nano3水溶液，电解液流速3.8m/s，电极初始间隙为200μm，电源采用恒压输出模式，电压160v，金属喷嘴和待加工工件之间的相对运动速度为0.3mm/s。图7和图9为使用该方法在硅表面得到了具有较好尺寸精度的微沟槽，在图8和图10为使用该方法在铌表面得到的微沟槽。
70.本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工装置及系统通过在工件电极表面由电压诱导产生等离子体的不断放电，以及等离子体内部的带电粒子，不断去除新生成的氧化膜，实现化学惰性材料定域性高效去除，具有很好的应用前景和优势。本实用新型实施例的等离子体电化学射流复合加工装置及系统可以应用于复合电解加工机床，超导磁悬浮设备，燃气涡轮发动机，外科手术设备，功率半导体器件等。
71.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。