電鑄成型1(上課8)

電化學(xué)加工技術(shù)

第7章電鑄成型

電鑄成型電鑄加工的原理：利用電鍍液中金屬正離子在電場(chǎng)的作用下，鍍覆沉積到陰極上去的過(guò)程。電鑄成型是在原模上通過(guò)電化學(xué)方法沉積金屬，然后分離以制造或復(fù)制金屬制品。但電鑄與電鍍又有不同之處，電鍍時(shí)要求得到與基體結(jié)合牢固的金屬鍍層，以達(dá)到防護(hù)、裝飾等目的。而電鑄則要電鑄層與原模分離，其厚度也遠(yuǎn)大于電鍍層。在直流電源的作用下，金屬鹽溶液中的金屬離子在陰極獲得電子而沉積在陰極母模的表面。陽(yáng)極的金屬原子失去電子而成為正離子，源源不斷地補(bǔ)充到電鑄液中，使溶液中的金屬離子濃度保持基本不變。當(dāng)母模上的電鑄層達(dá)到所需的厚度時(shí)取出，將電鑄層與型芯分離，即可獲得型面與型芯凹、凸相反的電鑄模具型腔零件的成型表面。電鑄加工的特點(diǎn)電鑄加工的特點(diǎn)能準(zhǔn)確、精密地復(fù)制復(fù)雜型面和細(xì)微紋路；能獲得尺寸精度高、表面粗糙度小于Ra0.1μm的復(fù)制品，電鑄件一致性極好；(1)復(fù)制精度高，可以做出機(jī)械加工不可能加工出的細(xì)微形狀(如微細(xì)花紋、復(fù)雜形狀等)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.1μm，一般不需拋光即可使用。(2)母模材料不限于金屬，有時(shí)還可用制品零件直接作為母模。(3)表面硬度可達(dá)35～50HRC，所以電鑄型腔使用壽命長(zhǎng)。(4)電鑄可獲得高純度的金屬制品，如電鑄銅，它純度高，具有良好的導(dǎo)電性能，十分有利于電加工。(5)電鑄時(shí)，金屬沉積速度緩慢，制造周期長(zhǎng)。如電鑄鎳，一般需要一周左右。(6)電鑄層厚度不易均勻，且厚度較薄，僅為4～8mm左右。電鑄層一般都具有較大的應(yīng)力，所以大型電鑄件變形顯著，且不易承受大的沖擊載荷。這樣，就使電鑄成型的應(yīng)用受到一定的限制。電鑄加工的特點(diǎn)電鑄加工的應(yīng)用范圍電鑄加工的應(yīng)用范圍復(fù)制精細(xì)表面輪廓或花紋；復(fù)制注塑用模具、電火花型腔加工用電極；制造復(fù)雜、高精度的空心零件和薄壁零件；制造表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣塊、反光鏡、表盤(pán)、異形孔噴嘴等特殊零件。制造高精度、薄壁型、細(xì)小輪廓形狀的零件；復(fù)制注塑用模具、電火花型腔加工用電極工具電鑄加工的基本設(shè)備電鑄加工的主要設(shè)備包括：電鑄槽、直流電源、攪拌和循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)及加熱和冷卻裝置。電鑄槽直流電源攪拌和循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)（降低濃差極化）加熱和冷卻裝置電鑄槽：一般用鉛板、橡腔或塑料等耐腐蝕材料作襯里，焊接鋼板作外框。直流電源：3～20V可調(diào)，電流密度為0.15～0.30A／cm2。攪拌和循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)：攪拌可降低濃差極化，以利于采用大的電流密度，提高電鑄質(zhì)量。過(guò)濾可除去溶液中的固體雜質(zhì)。加熱和冷卻裝置：可使電鑄溶液溫度基本保持不變。通常用蒸氣或電加熱，用冷風(fēng)或自來(lái)水冷卻。電鑄、電鍍及復(fù)合鍍加工電鑄加工的工藝過(guò)程原模表面處理電鑄至規(guī)定厚度襯背處理脫模清洗干燥成品電鑄加工的工藝過(guò)程要點(diǎn)電鑄加工的工藝過(guò)程要點(diǎn)原模表面處理金屬：鈍化處理生成鈍化膜，便于加工后的脫模非金屬：導(dǎo)電化處理電鑄過(guò)程鑄液需連續(xù)過(guò)濾、攪拌，并保持其成分、溫度等特性；對(duì)鑄件凸凹部分進(jìn)行處理，保證鑄層均勻。襯背和脫模113、電鑄成形工藝過(guò)程（1）母模設(shè)計(jì)與制造

母模的形狀與型腔相反，母模尺寸應(yīng)考慮材料收縮率，沿型腔深度方向應(yīng)加長(zhǎng)5~8mm，以備電鑄后切除端面的粗糙度部分。

對(duì)需脫模的母模，電鑄表面應(yīng)有15~30′的脫模斜度，并進(jìn)行拋光，使表面粗糙度達(dá)Ra0.16~0.08，同時(shí)需考慮脫模措施和電鑄時(shí)的掛裝位置。12

在母模的輪廓較深的底部凹、凸不能相差太大，同時(shí)盡量避免尖角。母模常用材料有：不銹鋼、中碳鋼、鋁、銅、低熔點(diǎn)合金、有機(jī)玻璃、塑料、石膏、石蠟等。

母模所用材料有金屬和非金屬材料之分，其中又可分為可熔型不可熔型等，可根據(jù)不同需要進(jìn)行選擇。制造母模的各種材料及其優(yōu)缺點(diǎn)可參見(jiàn)表4.8。1314(2)母模表面處理1）金屬母模須鈍化處理或鍍脫模層處理。鈍化處理一般用重鉻酸鹽溶液處理；鍍脫模層一般是鍍8~10μm厚的硬鉻；

形狀復(fù)雜的母模，可先鍍鎳再鍍鉻；脫模困難的深型腔，先噴上一層聚乙烯醇感光劑，經(jīng)曝光烘干后進(jìn)行鍍銀處理。

用低熔點(diǎn)合金制成的母模不需要鍍脫模層。152）石膏或木材制成的母模須防水處理。在電鑄前可用噴漆或浸漆的方法進(jìn)行防水處理。用石膏制成的母模還可采用浸石蠟的方法進(jìn)行防水處理。3)非金屬母模鍍導(dǎo)電層處理非金屬不導(dǎo)電，不能直接電鑄加工，因此要經(jīng)過(guò)鍍導(dǎo)電層處理。鍍導(dǎo)電層處理一般是在防水處理后進(jìn)行的。

可以采用導(dǎo)電漆的涂敷處理、真空涂膜或陰極濺射處理，常用的是采取化學(xué)鍍銀或化學(xué)鍍銅處理。為了得到良好的導(dǎo)電層，一般母模需要經(jīng)兩次鍍導(dǎo)電層處理，而石膏母模則需進(jìn)行三次鍍銀處理。164)引導(dǎo)線(xiàn)及包扎處理

母模經(jīng)鍍起模層處理及鍍導(dǎo)電層處理后需進(jìn)行引導(dǎo)線(xiàn)及包扎處理，其目的是使導(dǎo)電層能夠在電沉積操作過(guò)程中良好地通電，并將非電鑄表面予以隔離。(3)脫模和加固電鑄件壁厚較薄，一般要用其它材料在其背面加固，防止變形，機(jī)械加工后再鑲?cè)肽Ｌ?，最后脫?！?/p>

常用的脫模方法有：脫模架脫模、化學(xué)溶解母模、加工熱熔化母模、加熱或冷卻脹縮分離。17螺釘脫模

金屬母模脫模比較困難，常用脫模架或螺釘脫模?？梢杂眯D(zhuǎn)螺釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行起模。18

如果母模帶有螺旋槽，其起?？捎脠D示方法，使鑄件6隨母模5沿軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)而起模。

金屬母模用起模架和螺栓將型芯拉出分離的專(zhuān)用工具。19

非金屬母模(例如有機(jī)玻璃)在加熱軟化后脫模則比較方便，一般加熱溫度為100℃~200℃，等到冷卻至70℃~80℃即可將母模取出。

鋁制母?？捎脷溲趸c溶液溶解母模，對(duì)鎳層無(wú)損傷。黃銅母模可用硝酸溶液溶解母模，對(duì)鉻層無(wú)損傷。

低熔點(diǎn)合金和石蠟?zāi)改？杉訜崛刍?，?duì)電鑄層無(wú)損傷。較淺的型腔甚至可直接用開(kāi)水加熱后起模，但是母模容易受熱變形、損壞。20

加固的方法有噴涂金屬、無(wú)機(jī)粘結(jié)、鑄鋁、澆環(huán)氧樹(shù)脂或低熔點(diǎn)合金。1）噴涂金屬一般在電鑄件的外層進(jìn)行，達(dá)到一定厚度后機(jī)加工。2）無(wú)機(jī)粘結(jié)是將電鑄件鑲?cè)肱滠?chē)的鋼套內(nèi)用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。粘結(jié)層厚度為0.2~0.3mm。3）鑄鋁是在電鑄件的背后加固。4）澆環(huán)氧樹(shù)脂或低熔點(diǎn)合金是澆鑄在電鑄電極的內(nèi)壁，防止電極加工時(shí)變形。21電鑄型腔與模套組合形式1—卸模架；2—型芯；3—電鑄型腔；4—粘接劑；5—模套；6—墊板

最常用的加固方法是采用模套進(jìn)行加固。加固后再對(duì)型腔外形進(jìn)行起模和機(jī)械加工。模套是按電鑄件配作的金屬套。模套與電鑄件之間有少量間隙，在模套內(nèi)孔和電鑄型腔外表面涂一層無(wú)機(jī)粘結(jié)劑后再進(jìn)行壓合，以加強(qiáng)配合強(qiáng)度。224、電鑄加工實(shí)例實(shí)例1刻度盤(pán)模具型腔電鑄工藝過(guò)程：（1）母模制作用45號(hào)鋼制作，表面粗糙度為Ra0.01μm。為方便母模和電鑄件加工時(shí)的裝夾，母模上作一M36的工藝螺孔。

為進(jìn)行引導(dǎo)線(xiàn)及包扎處理，母模中心和四周準(zhǔn)備了小螺孔。（2）脫模層處理：鍍硬鉻8~10μm。（3）引導(dǎo)線(xiàn)及包扎絕緣處理：用膠木螺釘將絕緣板與母模非鑄面固定成一體，導(dǎo)電桿外部套塑料管后擰入母模。23（4）電鑄：電鑄層為4~5mm時(shí)停止電鑄。（5）電鑄后處理：將鑄取下后擰入帶螺紋的芯軸，夾芯軸車(chē)鑄件外圓及臺(tái)階，按鑄件外圓配車(chē)銅鑲套。鑄件與銅套涂無(wú)機(jī)粘結(jié)劑后裝配，粘結(jié)劑厚度為0.2~0.3mm。再用芯軸定位和夾緊，車(chē)鑲套外圓和中間孔。取出母模，即得到刻度盤(pán)模具型腔。24車(chē)削鍍鉻電鑄鎳溶解去型芯精密?chē)娮鞂?shí)例2精密細(xì)微噴嘴內(nèi)孔電鑄工藝過(guò)程：

表面質(zhì)量和尺寸精度要求很的精密異形小孔的加工，用除去材料的方法加工是很困難的，而采用精密電鑄的方法比較容易解決。鍍鉻層黃銅型芯電鑄鎳層內(nèi)孔鍍鉻層電鑄加工的應(yīng)用實(shí)例篩網(wǎng)的制造手機(jī)外殼及銘牌的電鑄制作Thankyou電化學(xué)加工技術(shù)

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