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北理工珠海学院化工学院应用化学 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0.1 μm，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4～8 mm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 * 3、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。 * 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。 * * (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。 * 2）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