硅橡胶模具铸铜成型工艺.doc

硅橡胶模具铸铜成型工艺随着人民生活水平的提高，旅游业的兴起。旅游工艺品高档化、金属化发展。利用模具硅橡胶铸造真铜、真镍等金属工艺品，达到了精密铸造的程度开发了系列旅游纪念精品。硅橡胶模具铸铜技术是运用离子导入在模具上铸铜，不受任何条件限制。数小时后在模具的表面形成一定厚度的纯铜。不受好铜次铜的限制是铜就可利用，它完全区别于传统的翻砂铸造，且无腐蚀、无污染、设备仅需2000元左右即可制造高档旅游工艺精品，名人浮雕字画、纪念品等系列产品。硅橡胶模具铸铜要对模具进行预处理，一般要经过除油和刷涂导电粉2个步骤除油的目的是清除模具表面的油、蜡、刷涂导电粉是在模具上吸附导电粒子以利化学铸铜1除油根据硅橡胶模具的特点选用有机溶剂除油、除蜡，然后再将其放入氢氧化钠溶液中，这种方法可加快除油的过程。除油的的步骤是：把硅橡胶模具浸入硝基稀料或聚酯稀料中(10分钟)，用水清洗，然后浸到lmol1llaoll溶液中(10分钟)。用水清洗，然后用电吹风吹干。2刷涂导电粉。将硅橡胶模具的小排刷将200目导电粉均匀地刷到在铸造的表面上，然后沿模具周围由铜丝固定一圈铜丝，一边用铜丝连接四周铜丝做一挂钩，即可将其挂在已配制好的铸铜液中，进行化学铸铜。 制作技术1、 铸铜液的配制：硫酸铜(CuS04、5H20) 150220gL，硫酸 60一70gL，蒸馏水 1000ml温度 常温将150g硫酸铜(CuS04、5H20)溶于200ml的蒸馏水中，在不断搅拌下，溶解完全后，加入剩余的800ml蒸馏水，然后将60g硫酸在边搅拌边倾倒加入上述混合液中，搅拌均匀即可。 2生产：在模具铸铜机的正负极接上细电线及电源开关，电源正极接铜板，负板连接待铸的硅橡胶模具，铸铜时，将硅橡胶模具倒悬于配制好的铸铜液中(塑料桶装)，同时将铜板置于铸铜液中，然后开启模具铸铜机，经过56小时，一个精密铸造的旅游工艺品就做成了。 模具铸铜生产工艺模具铸铜取材方便，是在塑料镀基体上通过金属化处理，沉积一层薄金属层，在这薄金属层上进行浸镀加工的方法。具有价廉、生产效率高的优点，又具有金属外观、导电、导热、抗老化性能，因而使用广泛。目前常用的模具铸铜工艺是采用开发出的丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体共聚而成的，简称ABS塑料。从结构上看丙烯腈与苯乙烯组成AS刚性骨架之中。它是当前应用最广的一种工程塑料，可制造齿轮、泵叶轮、电机仪表外壳、缝纫机零件、小汽车车身等，它的电镀性能特别好。改性聚苯乙烯也有良好的电镀性能。聚丙乙烯塑料简称BB塑料，也是一种可电镀塑料，它是目前所有塑料中最轻的品种之一。可电镀的聚丙乙烯塑料通常是加入1-5%的二氧化钛或滑石粉，这些矿物填料能够在金属中提供催化和成核的活性区，还有一种含碳黑硫磺的导电聚丙烯塑料，能直接在其表面上镀镍。1模具铸铜的前处理与金属化首先在模具表面喷刷上一层ABS塑料，塑料一般都是非导体，电镀前塑料表面必须进行金属化，塑料与金属镀层的结合力是塑料电镀的主要性能指标，因此表面金属化是塑料电镀的关键步骤。塑料很容易产生应力，在镀前必须消除内应力，否则会影响塑料与镀层之间的结合强度。塑料应力是否除去，可将制品在25条件下，放入冰醋酸液中浸0.5-2分钟，如果发“白”说明该处有应力，应力越大，发“白”现象越严重，需要重新回火。ABS塑料经过60-80温度下回火2-4小时，消除了应力，也就防止了镀层起皮鼓泡崩裂现象。塑料层消除应力后再除油。化学除油液的组成和使用条件列在下表中。 塑料件化学除油工艺规范氢氧化钠 (NaOH) 70-80克/升碳酸钠 (Na2CO3) 10-20克/升磷酸三钠 (NaPO412H2O) 20-30克/升十二烷基硫酸钠 3-5克/升温度 () 50-60时间 (分) 5-30除油液中不能含硅酸钠，因为它容易吸附在塑料表面上，影响镀层与塑料基体的结合。目前对ABS塑料制品采用水和丙酮为4：1的混合液作整面剂，在18-25温度下浸渍5-10分钟，既可除应力，又能除油。（1）粗化粗化是镀前处理的重要工序之一，粗化又可分机械粗化和化学粗化，这里采用的是化学粗化。化学粗化液一般采用硫酸与铬酐组成，铬酸能溶蚀ABS塑料中的B（丁二烯），而不影响AS刚性骨架，使塑料表面形成细密的凹坑，所镀金属在这些凹坑中沉积而形成无数小按扣，提高了镀层与塑料基体的结合力。显然丁二烯含量太少，B粒子太稀疏，效果不好；当丁二烯含量过多，B粒子太密，粗化后的凹坑彼此联成大坑，效果也不好。因此ABS塑料中丁二烯含量应在18-23%，粗化效果最好。通过试验证明，含有较高硫酸的粗化液使用寿命长，粗化力较强，对多种塑料都有粗化作用，而含铬酐高的粗化液对ABS塑料效果更好，但对其它塑料效果要差一些。化学粗化液的工艺规范下表中。化学粗化液的工艺规范铬酐（CrO3） 380-400克/升硫酸 (H2SO4 d=1.84) 200-220毫升/升温度 () 60-65时间（分） 10粗化温度越高，粗化效率越大，镀层金属与塑料的结合力越好。随着零件的生产，溶液中Cr6+不断变为Cr3+，使三价铬积累，另一方面由于浓酸吸收空气中的水分而使溶液比重减少，导致粗化效率降低。所以零件入槽前要尽可能地控干，防止水分带入。三价铬含量不得大于15g/L，溶液颜色由红棕色变为暗深绿色就不能使用了。配制粗化液时，先将计量的铬酐溶在少量的水中，在不断搅拌下，把计量的硫酸缓收地加入溶解了的铬酐水溶液中。加料顺序不能颠倒，否则影响六价铬含量或烫伤事故。粗化除了使塑料表面形成大量的瓶颈锁扣形孔洞外，由于强酸强氧化性的粗化液还能塑料表面高分子链断裂成较短的链，表面氧化、磺生成较多的亲水性极性集团，提高塑料表面的亲水性。（2）敏化敏化是经过粗化后的塑料表面，吸收一层容易被还原的物质，以便在下道活化处理时将活性液中的金属离子还原为金属微粒，微粒在化学镀中起催化作用。氯化亚锡是最常用的一种敏化剂，它与塑料基体不发生化学反应，而在塑料表面上形成一层凝状物质，这层胶状物不是在敏化液中形成，而是在漂洗时产生。SnCL2+H2OSn(OH)CL+HCLSnCL2+2H2OSn(OH)2+2HCL生成的Sn(OH)CL和Sn(OH)2还可以聚合，形成微溶水的凝胶物质Sn2(OH)3CL。为了防止二价锡氧化为四价锡，应在敏化液中放入锡条。敏化液中的二氯化锡和盐酸浓度可在较大范围变动。敏化液配方和工艺规范列在下表中。配制敏化液时，先将盐酸溶于蒸馏水，再将氯化亚锡溶于盐酸水溶液中，然后用蒸馏水稀释到要求的体积，。绝对不可将氯化亚锡溶于蒸馏水中后再加盐酸，因为二氯化锡极易水解。二价锡离子极易受空气中氧的作用变为四价锡，可在敏化槽中放入一根金属锡条，防止二价锡变为四价锡。敏化液配方与工艺规范二氯化锡 (SnCL2) 10-20克/升盐酸 (HCL,d=1.19) 40毫升/升温度 () 15-30时间 (分) 1-5pH值 1在生产过程中，敏化液中的Sn2+离子浓度将不断降低，因此要定期添加二氯化锡和盐酸。敏化液若白色浑浊沉淀产生，可加盐酸 ，如果加入盐酸也不能使溶液澄清，可进行过滤。敏化液的使用寿命约为两星期左右。敏化过程中，要经常翻动制品，才能保证敏层均匀，制作敏化后要用热水反复清洗，制作表面颜色应比未敏化的表面浅一些。（3）活化活化处理是给塑料表面一层很薄而具有催化剂的金属层，以便加速化学镀的过程。常用的活化剂有氯化金、氯化钯和硝酸银，但前二者价格昂贵，故一般采用硝酸银作活化剂。当经过氯化亚锡敏化过的镀件，再浸入硝酸银溶液时，金属银就能在镀件表面产生如下反应：Sn2+2eSn4+2Ag+2e2Ag塑料表面上沉积的银粒只对铜有催化活性，因此银盐活化的制品，只能化学镀铜。钯盐活化的制品可以化学镀镍，因为钯盐对铜、镍都有催化活性。钯盐溶液的活性与配制方法关系很大。硝酸银型活化液的配制与维护硝酸银见光易分解，活化液应尽可能避光存放，硝酸银与氨水应为化学纯试剂药品，不可用工业级药品。活化液工艺规范列下表中。硝酸银型活化液工艺规范硝酸银 (AgNO3) 2-5克/升氨水 (NH3H2O) 6-8毫升/升温度 （） 18-25时间 （分） 5-10配制活化液时，先将硝酸银溶于蒸馏水中，再逐滴缓慢加入氨水，加至产生的沉淀刚刚重新溶解成透明液。再加蒸馏水至规定体积。制品经敏化处理后，必须认真清洗，不允许残留敏化液于盲孔及夹缝内，否则将把活化液中的银离子还原成金属银的微粒分散在溶液中，使活化液发黑，导致活化液失效。活化液应经常翻动零件，提高活化效果，促进活化均匀。还原或解胶：为了除尽塑料制品表面的催化剂（Ag+或Pd2+），防止它们带入化学镀溶液中引起溶液分解，先进行还原或解胶，可提高表面的催化活性，从而加快化学镀的沉积速度。零件经离子型活化液处理并清洗后，要进行还原处理。对于硝酸银活化的还原处理是在甲醛（37%）100毫升/升溶液中，室温下浸10-30秒；经胶体活化后，其表面吸附的是胶态钯颗粒，它本身并没有催化活性，必须把胶粒周围的二价锡水解胶层除去，露出金属钯粒子在化学镀时起催化作用，为此要进行解胶处理。解胶一般是在盐酸 (d=1.19) 80-120克/升的溶液中，于35-45下浸1-3分钟。2化学镀塑料表面有了适当的催化膜之后，就可进行化学镀。化学镀是利用化学还原的方法，在制作的催化膜上沉积一层金属，使原来不导电的塑料表面沉积一层金属（铜或镍）导电层，便于随后进行的各种电镀。化学镀的种类很多，除了化学镀铜或镀镍外，还有化学镀银和化学镀贵金属等。化学镀铜：化学镀铜大多数为自催化镀，经过银盐或钯盐催化过的塑料制品，进入化学镀铜槽后，加速了铜的还原，使塑料制品上得到结晶均匀细致的铜层。化学镀铜通常用甲醛作还原剂，但由于甲醛在碱性条件下（pH=11-13）才有足够的还原性，因此二价铜离子的溶液中必须使用络合剂。化学镀铜的配方和工艺规范列在下表中。配制溶液时，硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、碳酸钠分别用适量蒸馏水溶解。硫酸铜溶液与酒石酸钾钠溶液相混，再加入氢氧化钠和碳酸钠溶液。加水至规定体积。甲醛在使用前加入，如发现甲醛中有白色胶状物，是甲醛发生了聚合，应过滤后再使用。化学镀铜工艺规范组成与操作条件 含量（克/升）硫酸铜（CuSO45H2O） 3.5洒石酸钾钠（KnaC4H4O64H2O） 35甲醛（ HCHO）（37%） 13毫升/升氢氧化钠（NaOH） 7碳酸钠（Na2CO3） 3.2-6氯化镍（NiSO4.6H2O） 1pH值 11-13温度（） 室温时间（分） 20-60溶液中的硫酸铜是提供铜离子的主盐。氢氧化钠提高溶液的pH值，使用甲醛还原剂能在碱性条件下反应。酒石酸钾钠是络合剂，防止产生氢氧化铜沉淀，改善镀层质量，甲醛是还原剂。氯化镍是加速化学沉铜反应并使镍与铜共沉积。碳酸钠能显著增加沉积速度，还能稳定pH值。化学镀铜液稳定性差的原因是反应中生成一价铜的化合物Cu2O，以及生成金属铜粒子，无规则地分散在溶液中，成为溶液自然分解的催化中心，使溶液不稳定。另外甲醛的歧化反应引起甲醛的自发消耗，生成的甲醛会使Cu2+的还原被阻止在Cu+状态。形成的Cu2O在碱性溶液中发生歧化反应形成铜粉，使溶液失效。为此化学镀铜液一般是在每班使用后倒入贮槽，待分解澄清之后，过滤，加硫酸铜、氯化镍、调整pH值，最后加入甲醛后再使用。如果要连续使用必采用连续过滤，或采用加有稳定剂的化学镀铜液。化学镀铜的稳定剂，主要选用与Cu+络合能力强的络合剂，使Cu+形成稳定的可溶络合物防止生成Cu2O，如2-巯基苯骈噻唑、a,d-联吡啶等。加入甲醇或乙醇可阻滞甲醛歧化反应的发生。为提高溶液的稳定性，除加入稳定剂之外，还需注意以下几点：保持溶液清洁、防止敏化、活化液带入，及时清除槽壁上的镀层。溶液不使用时，用稀硫酸将溶液的pH值降至9-10，使用前再用氢氧化钠溶液调至正常值。补加药品时，配成溶液在搅拌下加入。用压缩空气搅拌，一方面可以抑制Cu2O的形成，另一方面可排除镀件表面所产生的气泡。 经过12-36小时的浸泡就形成了与模具等同型体的薄铜层，即产品。 浸铸出的产品再经抛光处理即为成品。附：模具制作工艺： 918#.919#.919A#模具胶使用说明书一、功能及用途： 长风-双组份系列专用模具硅橡胶产品是采用国外先进技术和工艺制作而成的。是一种流动性能好，工艺性能极佳的缩合型双组份室温硫化(RTV)模具胶。 双组份室温硫化模具胶具有独特的仿真性，优异的脱模性和极低的收缩率，且具有便于操作加工成型、方便快捷以及耐热、耐老化等特性。因此是一种优良的模具材料。 双组份室温硫化模具胶是长风系列产品之一。胶料具有良好的流动性和可操作性。在胶料中加入催化剂后，室温下即可固化成弹性体。硫化后的胶体有较好的物理机械性能。 目前，长风-双组份室温硫化专用模具硅橡胶已广泛应用于工艺品制造、玩具生产、文物复制、人造革高频压花、兽类二层仿真、塑料成型、精密铸造、机械测绘、建筑雕塑、人造大理石及石膏工艺制造等领域的取型制模。室温模具胶适用于聚胺脂、聚脂、环氧树脂、不饱合聚脂树脂、石膏、氯氧镁、水泥、石蜡以及低熔点合金等材料的浇铸。 长风系列模具胶具有高、中、低档型，用户可根据自己的需要选择不同型号产品。二、技术指标： 长风-918(90元/KG) 粘度(MPA.S)1.5-3万 比重1.1-1.2 抗张强度1-2 抗撕强度3-6 伸长率(%)100-150 邵氏硬度(A)25-35 外观：乳白色粘稠液体 长风-919(110元/KG)粘度(MPA.S)1.5-3万 比重1.1-1.2 抗张强度1.5-2.5 抗撕强度3-8 伸张率(%)150-200 邵氏硬度(A)25-35 外观：乳白色粘稠液体. 长风-919A(130元/KG)粘度(MPA.S)1.5-3万 比重1.1-1.2 抗张强度2-3.5 抗撕强度5-9 伸张率(%)200-250 邵氏硬度(A)25-35 外观：乳白色粘稠液体.三、使用方法： 制作模具的方法有多种，但常用的有灌注法及刷涂法两种。 1.配料比：100公斤胶料：添加1.5-2%的固化剂. 2.混合：根据需要量按上述配比称取胶料和辅料，放入一清洁干躁容器内，将其充分搅 拌后方可使用； 3.脱泡：将混和好的胶料放在真空容器里，在残压10毫米汞柱以内真空下保持10-20分钟； 4.灌模：将脱泡后的胶料慢慢的倒入装有模芯的模框内，灌至一定厚度； 5.脱模：灌注后于室温下放置2-4小时后，取出模芯后即可使用。 6.烘烤：如想在基本固化后缩短完全固化的时间，可在60-70温度条件下烘2-4小时即可 使用。 四、918#、919#、919A#专用模具硅橡胶使用注意事项 1、先将桶中胶上、下层充分搅匀。 2、初学者请称用少量胶（20g），按其胶重量的1.5-2%称取固化剂。入胶后应特别注意充分搅拌，使固化剂分散均匀，以便掌握固化时间。 3、搅匀后最好加真空排气，使搅进胶中的气迅速排出，以便避免固化后的模具中含气泡，影响产品质量，也可延长模具寿命。 4、按照1.5-2%的比例使用固化剂。一般在40-60分钟初固（不流动了或可拉起短丝），2-6小时表干，24小时后再使用为宜。固化剂过多或过少，都会影响模具寿命。 5、在做凹多而深的模具时，可先调完后用油画笔沾胶往凹处刷，使其先灌进胶排出气以后再进行由高处至低处流的方法。从底部往高处归胶反复流下、归上，直到不流动了。 6、等第一遍胶表面尚黏时就应刷下遍胶，否则不利层与层之间的亲合性。 7、存放模具时，应包在原胎上，以免时间长了变形。 8、固化剂用完应及时盖好瓶盖，减少与空气接触防止水解失效，存放在阴凉