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**電鑄（Electroforming）工藝流程詳解**
電鑄是一種通過電化學(xué)沉積金屬來制造精密零件的工藝，其核心步驟包括 **芯模制備、導(dǎo)電化處理、電鑄沉積、脫模及后處理**。以下是詳細(xì)的工藝流程：
**1. 芯模（母模）制備**
電鑄的第一步是制作高精度的芯模（母模），其表面質(zhì)量直接影響最終產(chǎn)品的精度。
**芯模材料選擇**：
- **金屬芯模**：不銹鋼、鋁、銅（需表面鈍化或涂脫模劑）
- **非金屬芯模**：樹脂、塑料、蠟（需導(dǎo)電化處理）
- **光刻膠芯模**（用于微細(xì)結(jié)構(gòu)，如MEMS器件）
**芯模表面處理**：
- 拋光至鏡面（Ra ≤ 0.02μm）
- 鍍鉻或涂覆脫模劑（如PTFE、石墨）以方便后續(xù)脫模
**2. 導(dǎo)電化處理（僅非金屬芯模需要）**
非導(dǎo)電芯模（如樹脂、塑料）需進(jìn)行導(dǎo)電化處理，方法包括：
- **化學(xué)鍍**（如化學(xué)鍍銀、化學(xué)鍍鎳）
- **真空鍍膜**（磁控濺射、蒸鍍）
- **石墨涂層**（適用于低成本方案）
**3. 電鑄沉積（核心步驟）**
將芯模作為陰極浸入電解液，通直流電使金屬離子沉積在其表面。
**(1) 電鑄液體系**
| **金屬** | **常用電解液** | **典型參數(shù)** |
|----------|----------------------------|---------------------------------|
| **鎳** | 氨基磺酸鎳溶液 | Ni2? 80-120g/L, pH 3.5-4.5, 50-60℃ |
| **銅** | 硫酸銅溶液 | Cu2? 40-80g/L, pH 1-2, 25-30℃ |
| **金** | 氰化金鉀溶液（用于電子行業(yè)）| Au? 5-20g/L, pH 8-10, 50-70℃ |
**(2) 電鑄參數(shù)控制**
- **電流密度**：1-10 A/dm2（過高會(huì)導(dǎo)致粗糙，過低效率低）
- **溫度**：通常40-60℃（影響沉積速率和結(jié)晶質(zhì)量）
- **pH值**：需嚴(yán)格監(jiān)控（如鎳電鑄pH 3.5-4.5）
- **添加劑**：
- **光亮劑**（改善表面光潔度）
- **應(yīng)力調(diào)節(jié)劑**（減少內(nèi)應(yīng)力，如糖精用于鎳電鑄）
- **整平劑**（提高復(fù)制精度）
**(3) 沉積方式**
- **直流電鑄**：傳統(tǒng)方法，成本低，但易產(chǎn)生應(yīng)力
- **脈沖電鑄**：改善沉積均勻性，減少缺陷
- **噴射電鑄**：用于局部增厚或快速沉積
**4. 脫模**
電鑄層達(dá)到所需厚度后，需從芯模上剝離：
- **機(jī)械脫模**：適用于簡單形狀（如敲擊、液壓頂出）
- **化學(xué)脫模**：溶解芯模（如鋁芯模用NaOH溶液溶解）
- **熱脫模**：利用熱膨脹系數(shù)差異分離（如樹脂芯模加熱軟化）
**5. 后處理**
脫模后的電鑄件可能需進(jìn)一步加工：
- **熱處理**（如200-300℃退火去應(yīng)力）
- **機(jī)械加工**（車削、銑削、拋光）
- **電鍍/涂層**（如鍍金、鍍鉻提高耐磨性）
**6. 質(zhì)量檢測(cè)**
- **尺寸精度**（三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)CMM）
- **表面粗糙度**（白光干涉儀、輪廓儀）
- **力學(xué)性能**（硬度測(cè)試、拉伸試驗(yàn)）
**7. 典型應(yīng)用案例**
| **行業(yè)** | **應(yīng)用** | **電鑄材料** | **精度要求** |
|------------|-----------------------------|-------------|-------------------|
| **電子** | IC引線框架、連接器 | 銅、鎳 | ±1μm |
| **光學(xué)** | 非球面鏡模芯 | 鎳 | 面形誤差<λ/10 |
| **醫(yī)療** | 微創(chuàng)手術(shù)器械 | 鎳鈷合金 | Ra < 0.05μm |
| **汽車** | 燃油噴嘴微孔 | 鎳 | 孔徑±2μm |
**8. 常見問題及解決方案**
| **問題** | **原因** | **解決方案** |
|------------------|------------------------|---------------------------------|
| 沉積層粗糙 | 電流密度過高 | 降低電流密度，添加整平劑 |
| 內(nèi)應(yīng)力大 | 溶液pH或溫度不穩(wěn)定 | 優(yōu)化工藝參數(shù)，使用脈沖電鑄 |
| 脫模困難 | 芯模表面處理不當(dāng) | 改進(jìn)脫模劑或改用可溶性芯模 |
**總結(jié)**
電鑄工藝流程的核心在于 **芯模制備、導(dǎo)電化、電鑄沉積、脫模及后處理**，適用于高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件制造。通過優(yōu)化電解液成分、電流參數(shù)和脫模方法，可生產(chǎn)出微米級(jí)精度的關(guān)鍵零部件，廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域。
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