電鑄工藝流程

電鑄的工藝流程可分四大部分：原模的選擇與制作、電鑄前處理、電鑄和電鑄后處理。

原模一般根據(jù)所選用的材料不同分為金屬原模和非金屬原模，根據(jù)用途不同又可分為一次性和反復(fù)使用原模。

對(duì)于金屬原模電鑄前處理主要包括表面凈化（表面整理、除油和除銹等）和脫模處理。表面凈化是為獲得均勻平整的電鑄制品，脫模處理則是設(shè)置脫模劑或隔離層，便于電鑄后脫模。對(duì)于非金屬原模電鑄前表面凈化（除油、敏化和活化等）是為導(dǎo)電化處理奠定基礎(chǔ)，而導(dǎo)電化處理則是讓非金屬原模表面金屬化。

電鑄后處理包括襯背和脫模，襯背用于加固電鑄制品，避免脫?；蚝罄m(xù)加工時(shí)損壞。電鑄的主要工藝過(guò)程如圖1《電鑄工藝流程》所示。

電鑄設(shè)備主要由電鑄槽、整流電源、電鑄用陽(yáng)極、攪拌及陰極移動(dòng)裝置、循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、加熱和溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)、pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)器等組成。各部分要求如下：

1、電鑄槽

選擇電鑄槽材料以不被電鑄液腐蝕和不受溫度變化影響為準(zhǔn)。通常用鋼板焊接，內(nèi)襯鉛版、橡膠、塑料薄板。也可用較厚的聚氯乙烯硬板焊接或聚合樹脂和玻璃纖維粘接而成。小型電鑄槽可用陶瓷、玻璃等制成。大型電鑄槽可用耐酸磚襯里的水泥槽。

2、整流電源

1)電源輸出電壓不小于電鑄槽最高工作電壓的1.1倍。用戶可根據(jù)需要設(shè)定電源的最大電壓值，一般電壓值為6~36V；

2)額定電流不小于按所加工產(chǎn)品尺寸計(jì)算的電流加上需要沖擊電流時(shí)的過(guò)載電流。常用的晶閘管整流電源的輸出電流在5～20000A范圍內(nèi)有多種選擇。

3)根據(jù)供電和整流方式不同有多種電流波形：?jiǎn)蜗喟氩?、單相全波、單相橋式、三相半波、三相全波、雙反星形帶平衡電抗器、周期換向電流、脈沖間歇電流等。

4)電源功率依據(jù)電鑄制品的表面積而定，通常以最大加工工件表面積和最大電流密度的乘積，再加上10%~15%的裕量為選取功率的依據(jù) 。

3、電鑄用陽(yáng)極

除一些特殊電鑄液外，電鑄陽(yáng)極通常要求是可溶性陽(yáng)極，其純度依電鑄制品的精度和硬度要求不同有所區(qū)別。普通電鑄采用99.9%純度的陽(yáng)極，高純度電鑄采用99.99%純度的陽(yáng)極。由于電鑄的陰極工作電流密度高且工作時(shí)間長(zhǎng)，要求陽(yáng)極的面積至少是陰極面積2倍以上。一定要配置陽(yáng)極籃，以緩沖陽(yáng)極消耗過(guò)大時(shí)，可溶性陽(yáng)極面積減少引起電流密度和槽電壓變化過(guò)大。必須配置陽(yáng)極套，防止陽(yáng)極泥落入鍍液內(nèi)而使?fàn)I鑄層出現(xiàn)刺瘤等質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)陽(yáng)極有較高要求的電鑄，還需設(shè)置專門的陽(yáng)極室。

4、攪拌及陰極移動(dòng)裝置

為降低電鑄液的濃差極化，增大電流密度，提高電鑄質(zhì)量和電鑄效率，在伴隨陰極原模移動(dòng)的同時(shí)，應(yīng)加速溶液攪拌。攪拌方法有循環(huán)過(guò)濾法、壓縮空氣法、超聲振動(dòng)法和機(jī)械攪拌法等。陰極移動(dòng)包括陰極在水平方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、垂直方向上下振動(dòng)，以及圓周旋轉(zhuǎn)和左右擺動(dòng)等。移動(dòng)頻率應(yīng)比電鍍時(shí)移動(dòng)頻率高，通常15～30次/min。

5、加熱和溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)

由于電鑄時(shí)間較長(zhǎng)，電鑄期間要保持電鑄溶液的溫度恒定，電鑄溶液需要加熱或冷卻。加熱的方法有蒸汽加熱、加熱水、電熱和燃?xì)饧訜?。冷卻方法可用水冷或冷凍機(jī)冷卻等方法。通常電鑄槽的側(cè)壁、槽底安裝蛇形管，加熱時(shí)通入蒸汽或熱水，冷卻時(shí)通入冷水。溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)包括溫度傳感器和控制繼電器，自動(dòng)溫控系統(tǒng)可以使電鑄液保持最佳溫度狀態(tài)。

6、循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)

去除電鑄液中的雜質(zhì)需要對(duì)電鑄液進(jìn)行過(guò)濾。電鑄時(shí)，用過(guò)濾泵吸出槽底的溶液及雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后的溶液返回電鑄槽內(nèi)，循環(huán)過(guò)濾的同時(shí)，通過(guò)溶液反復(fù)流動(dòng)可達(dá)到攪拌的目的。

7、pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)器

電鑄液的pH值是一個(gè)比較重要的工藝參數(shù)，需要進(jìn)行管理。電鑄液工作時(shí)間長(zhǎng)，電流密度大，電鑄液的pH值變化快，采用pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置監(jiān)控鍍液酸堿度變化，在必要時(shí)加入適量的酸或堿進(jìn)行中和。

電鑄和一般機(jī)械加工工藝相比有很多優(yōu)點(diǎn)：

(1)能把機(jī)械加工較困難的零件內(nèi)表面轉(zhuǎn)化為芯模外表面，能把難成型的金屬轉(zhuǎn)化為易成型的芯模材料（如蠟、樹脂等），因而能制造用其它方法不能（或很難）制造的特殊形狀的零件。

(2)能準(zhǔn)確地復(fù)制表面輪廓和微細(xì)紋路。

(3)改變?nèi)芤航M成和工作條件，使用添加劑，能使電鑄層的性能在寬廣的范圍內(nèi)變化，以適應(yīng)不同的需要。

(4)能夠得到尺寸精度高、表面光潔度好的產(chǎn)品。同一芯模生產(chǎn)的電鑄件一致性好。

(5)能得到純度很高的金屬制品（電解金屬）、多層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，并能把各種金屬、非金屬部件拼鍍成一個(gè)整體。

由于有上述特點(diǎn)，電鑄工藝被用來(lái)制造形狀復(fù)雜、精度高的空心零件（如波導(dǎo)管等），注塑用的模具、薄壁零件（有時(shí)厚僅幾十微米），復(fù)制精細(xì)的表面輪廓（如唱片模、藝術(shù)品）等，將成為廣泛應(yīng)用的工藝之一；

但是，電鑄也有一些缺點(diǎn)如生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本比較高，厚度很難均勻，并且會(huì)把芯模上的傷痕帶到產(chǎn)品上。

電鑄是利用金屬離子陰極電沉積原理，在導(dǎo)電原模（芯模）上沉積金屬、合金或復(fù)合材料，并將其與原模分離以制取制品的過(guò)程。通常導(dǎo)電原模作陰極，需要電鑄的金屬作陽(yáng)極。電鑄溶液是含有陽(yáng)極金屬離子的溶液，在電源的作用下，電鑄溶液中的金屬離子在陰極導(dǎo)電原模上還原成金屬，沉積于導(dǎo)電原模表面。同時(shí)，陽(yáng)極金屬源源不斷地變成離子溶解到電鑄液中進(jìn)行補(bǔ)充，使電鑄液中金屬離子的濃度保持不變。當(dāng)陰極導(dǎo)電原模上的電鑄層逐漸增加，達(dá)到要求厚度時(shí)，停止電鑄，將電鑄件與原模分離，獲得與原模型面相反的電鑄件。這種電鑄件的形狀和表面粗糙度值與原模相似。

電鑄主要應(yīng)用在下述三個(gè)方面。

一、金屬箔與金屬網(wǎng)

(1)電動(dòng)剃須刀的刀片和網(wǎng)罩，堿性電池的支承網(wǎng)（電鑄鎳網(wǎng)），食品加工器中的過(guò)濾簾網(wǎng)（如咖啡、果汁及茶葉的電鑄鎳網(wǎng)過(guò)濾器），各種穿孔的金屬箍帶，以及寬度可以至1 200 mmm，長(zhǎng)達(dá)幾米的無(wú)縫金屬帶圈，等等。

(2)電鑄篩網(wǎng)可廣泛用于在產(chǎn)品上印刷各種顏色的花紋及圖像，用于織物、墻紙、廣告及包裝等。大的篩網(wǎng)，可用來(lái)印染各種印花地毯。

(3)電鑄金屬箔片，如鎳箔、銅箔、鐵箔及其他金屬箔片，得到廣泛應(yīng)用。每年用在印刷電路工業(yè)上的電鑄銅箔，就有幾百萬(wàn)平方米。

二、沖壓模、注塑模及印刷用字母

(1)沖壓模、注塑模已被用來(lái)生產(chǎn)玻璃器皿、鐵基合金壓鑄件、橡膠制品、吹塑模、旋轉(zhuǎn)空心模等。

(2)電鑄模做擠壓工具，主要用于制造唱片，數(shù)字式錄音器和電視錄像室用電鑄字母。

三、金屬?gòu)?fù)制品

應(yīng)用電鑄技術(shù)，可將一般機(jī)械加工中較為困難的工件的內(nèi)表面轉(zhuǎn)化為芯模的外表面，也能把難以成型的金屬材料轉(zhuǎn)化為易成型的芯模材料（如蠟、樹脂、塑料等）。

電鑄復(fù)制品有幾百種，如：精密光學(xué)儀器上的反光鏡，管道壓力保護(hù)裝置上的安全隔膜，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的噴射管、熱交換器，氧-乙炔火焰高速切割(拉閥爾管)噴嘴，雷達(dá)和激光上用的波導(dǎo)管和調(diào)諧槽，各種規(guī)格的波紋管、電火花加工電極等。

此外，也可利用電鑄將幾個(gè)金屬或非金屬體連接起來(lái)——電結(jié)合技術(shù)。 2100433B

電鑄設(shè)備由電鑄槽、直流電源(一般是12伏，幾百至幾千安) 以及電鑄溶液的恒溫、攪拌、循環(huán)和過(guò)濾等裝置組成。電鑄溶液采用含有電鑄金屬離子的硫酸鹽、氨基磺酸鹽、氟硼酸鹽和氯化物等的水溶液。電鑄的主要缺點(diǎn)是效率低，一般每小時(shí)電鑄金屬層的厚度為0.02～0.05毫米。采用高濃度電鑄溶液，并適當(dāng)提高溶液溫度和加強(qiáng)攪拌等措施，可以提高電流密度，縮短電鑄時(shí)間，從而可以提高電鑄效率。這種方法在鎳的電鑄中已獲得應(yīng)用。

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電鑄的金屬通常有銅、鎳和鐵3種，有時(shí)也用金、銀、鉑鎳-鈷、鈷-鎢等合金，但以鎳的電鑄應(yīng)用最廣。電鑄層厚度一般為0.02～6毫米，也有厚達(dá)25毫米的。電鑄件與原模的尺寸誤差僅幾微米。