电铸成型1(上课8)

电化学加工技术

第7章电铸成型

电铸成型电铸加工的原理：利用电镀液中金属正离子在电场的作用下，镀覆沉积到阴极上去的过程。电铸成型是在原模上通过电化学方法沉积金属，然后分离以制造或复制金属制品。但电铸与电镀又有不同之处，电镀时要求得到与基体结合牢固的金属镀层，以达到防护、装饰等目的。而电铸则要电铸层与原模分离，其厚度也远大于电镀层。在直流电源的作用下，金属盐溶液中的金属离子在阴极获得电子而沉积在阴极母模的表面。阳极的金属原子失去电子而成为正离子，源源不断地补充到电铸液中，使溶液中的金属离子浓度保持基本不变。当母模上的电铸层达到所需的厚度时取出，将电铸层与型芯分离，即可获得型面与型芯凹、凸相反的电铸模具型腔零件的成型表面。电铸加工的特点电铸加工的特点能准确、精密地复制复杂型面和细微纹路；能获得尺寸精度高、表面粗糙度小于Ra0.1µm的复制品，电铸件一致性极好；(1)复制精度高，可以做出机械加工不可能加工出的细微形状(如微细花纹、复杂形状等)，表面粗糙度Ra可达0.1μm，一般不需抛光即可使用。(2)母模材料不限于金属，有时还可用制品零件直接作为母模。(3)表面硬度可达35～50HRC，所以电铸型腔使用寿命长。(4)电铸可获得高纯度的金属制品，如电铸铜，它纯度高，具有良好的导电性能，十分有利于电加工。(5)电铸时，金属沉积速度缓慢，制造周期长。如电铸镍，一般需要一周左右。(6)电铸层厚度不易均匀，且厚度较薄，仅为4～8mm左右。电铸层一般都具有较大的应力，所以大型电铸件变形显著，且不易承受大的冲击载荷。这样，就使电铸成型的应用受到一定的限制。电铸加工的特点电铸加工的应用范围电铸加工的应用范围复制精细表面轮廓或花纹；复制注塑用模具、电火花型腔加工用电极；制造复杂、高精度的空心零件和薄壁零件；制造表面粗糙度标准样块、反光镜、表盘、异形孔喷嘴等特殊零件。制造高精度、薄壁型、细小轮廓形状的零件；复制注塑用模具、电火花型腔加工用电极工具电铸加工的基本设备电铸加工的主要设备包括：电铸槽、直流电源、搅拌和循环过滤系统及加热和冷却装置。电铸槽直流电源搅拌和循环过滤系统（降低浓差极化）加热和冷却装置电铸槽：一般用铅板、橡腔或塑料等耐腐蚀材料作衬里，焊接钢板作外框。直流电源：3～20V可调，电流密度为0.15～0.30A／cm2。搅拌和循环过滤系统：搅拌可降低浓差极化，以利于采用大的电流密度，提高电铸质量。过滤可除去溶液中的固体杂质。加热和冷却装置：可使电铸溶液温度基本保持不变。通常用蒸气或电加热，用冷风或自来水冷却。电铸、电镀及复合镀加工电铸加工的工艺过程原模表面处理电铸至规定厚度衬背处理脱模清洗干燥成品电铸加工的工艺过程要点电铸加工的工艺过程要点原模表面处理金属：钝化处理生成钝化膜，便于加工后的脱模非金属：导电化处理电铸过程铸液需连续过滤、搅拌，并保持其成分、温度等特性；对铸件凸凹部分进行处理，保证铸层均匀。衬背和脱模113、电铸成形工艺过程（1）母模设计与制造

母模的形状与型腔相反，母模尺寸应考虑材料收缩率，沿型腔深度方向应加长5~8mm，以备电铸后切除端面的粗糙度部分。

对需脱模的母模，电铸表面应有15~30′的脱模斜度，并进行抛光，使表面粗糙度达Ra0.16~0.08，同时需考虑脱模措施和电铸时的挂装位置。12

在母模的轮廓较深的底部凹、凸不能相差太大，同时尽量避免尖角。母模常用材料有：不锈钢、中碳钢、铝、铜、低熔点合金、有机玻璃、塑料、石膏、石蜡等。

母模所用材料有金属和非金属材料之分，其中又可分为可熔型不可熔型等，可根据不同需要进行选择。制造母模的各种材料及其优缺点可参见表4.8。1314(2)母模表面处理1）金属母模须钝化处理或镀脱模层处理。钝化处理一般用重铬酸盐溶液处理；镀脱模层一般是镀8~10μm厚的硬铬；

形状复杂的母模，可先镀镍再镀铬；脱模困难的深型腔，先喷上一层聚乙烯醇感光剂，经曝光烘干后进行镀银处理。

用低熔点合金制成的母模不需要镀脱模层。152）石膏或木材制成的母模须防水处理。在电铸前可用喷漆或浸漆的方法进行防水处理。用石膏制成的母模还可采用浸石蜡的方法进行防水处理。3)非金属母模镀导电层处理非金属不导电，不能直接电铸加工，因此要经过镀导电层处理。镀导电层处理一般是在防水处理后进行的。

可以采用导电漆的涂敷处理、真空涂膜或阴极溅射处理，常用的是采取化学镀银或化学镀铜处理。为了得到良好的导电层，一般母模需要经两次镀导电层处理，而石膏母模则需进行三次镀银处理。164)引导线及包扎处理

母模经镀起模层处理及镀导电层处理后需进行引导线及包扎处理，其目的是使导电层能够在电沉积操作过程中良好地通电，并将非电铸表面予以隔离。(3)脱模和加固电铸件壁厚较薄，一般要用其它材料在其背面加固，防止变形，机械加工后再镶入模套，最后脱模。

常用的脱模方法有：脱模架脱模、化学溶解母模、加工热熔化母模、加热或冷却胀缩分离。17螺钉脱模

金属母模脱模比较困难，常用脱模架或螺钉脱模。可以用旋转螺钉的方法进行起模。18

如果母模带有螺旋槽，其起模可用图示方法，使铸件6随母模5沿轴线旋转而起模。

金属母模用起模架和螺栓将型芯拉出分离的专用工具。19

非金属母模(例如有机玻璃)在加热软化后脱模则比较方便，一般加热温度为100℃~200℃，等到冷却至70℃~80℃即可将母模取出。

铝制母模可用氢氧化钠溶液溶解母模，对镍层无损伤。黄铜母模可用硝酸溶液溶解母模，对铬层无损伤。

低熔点合金和石蜡母模可加热熔化，对电铸层无损伤。较浅的型腔甚至可直接用开水加热后起模，但是母模容易受热变形、损坏。20

加固的方法有喷涂金属、无机粘结、铸铝、浇环氧树脂或低熔点合金。1）喷涂金属一般在电铸件的外层进行，达到一定厚度后机加工。2）无机粘结是将电铸件镶入配车的钢套内用无机粘结剂粘结在一起。粘结层厚度为0.2~0.3mm。3）铸铝是在电铸件的背后加固。4）浇环氧树脂或低熔点合金是浇铸在电铸电极的内壁，防止电极加工时变形。21电铸型腔与模套组合形式1—卸模架；2—型芯；3—电铸型腔；4—粘接剂；5—模套；6—垫板

最常用的加固方法是采用模套进行加固。加固后再对型腔外形进行起模和机械加工。模套是按电铸件配作的金属套。模套与电铸件之间有少量间隙，在模套内孔和电铸型腔外表面涂一层无机粘结剂后再进行压合，以加强配合强度。224、电铸加工实例实例1刻度盘模具型腔电铸工艺过程：（1）母模制作用45号钢制作，表面粗糙度为Ra0.01μm。为方便母模和电铸件加工时的装夹，母模上作一M36的工艺螺孔。

为进行引导线及包扎处理，母模中心和四周准备了小螺孔。（2）脱模层处理：镀硬铬8~10μm。（3）引导线及包扎绝缘处理：用胶木螺钉将绝缘板与母模非铸面固定成一体，导电杆外部套塑料管后拧入母模。23（4）电铸：电铸层为4~5mm时停止电铸。（5）电铸后处理：将铸取下后拧入带螺纹的芯轴，夹芯轴车铸件外圆及台阶，按铸件外圆配车铜镶套。铸件与铜套涂无机粘结剂后装配，粘结剂厚度为0.2~0.3mm。再用芯轴定位和夹紧，车镶套外圆和中间孔。取出母模，即得到刻度盘模具型腔。24车削镀铬电铸镍溶解去型芯精密喷嘴实例2精密细微喷嘴内孔电铸工艺过程：

表面质量和尺寸精度要求很的精密异形小孔的加工，用除去材料的方法加工是很困难的，而采用精密电铸的方法比较容易解决。镀铬层黄铜型芯电铸镍层内孔镀铬层电铸加工的应用实例筛网的制造手机外壳及铭牌的电铸制作Thankyou电化学加工技术

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