电铸技术是一种基于电沉积原理,使来自金属盐溶液的金属正离子在电场力的作用下迁移到阴极获得电子还原成原子,并沉积于涂有脱模剂的阴极母模表面川,最后沉积金属与母模完全分离从而获得产品的制造技术。1938年俄国科学家耶可夫用电铸方法把雕刻铜板上微细刻痕精确地再现到另一块铜板上,此后,电铸技术很快便被应用于复制印刷纸钞的雕刻铜板上。时至今日,电铸技术的应用更加广泛,在欧美已用于制造火箭喷气发动机冷却室、太阳能储能飞轮,在日本用于汽车内饰件的制造、电子工业中印刷焊膏和胶粘剂模板[’」,在我国电铸技术被应用于激光商标、光盘、精密齿轮、精密模具、标牌、药型罩等方面。由于电铸制品具有极好的复制精度和重复精度,在微小、异型零部件的生产方面有着其它制造技术无法替代的特点而被人们不断的研究和深化。近年来我国对电铸技术的研究主要集中在2个方面:一方面是通过细化晶粒以改善电铸沉积层的表面质量和微观组织,另一方面就是电铸与其它先进制造技术的结合。
1 前言
电铸技术是一种基于电沉积原理,使来自金属盐溶液的金属正离子在电场力的作用下迁移到阴极获得电子还原成原子,并沉积于涂有脱模剂的阴极母模表面川,最后沉积金属与母模完全分离从而获得产品的制造技术。1938年俄国科学家耶可夫用电铸方法把雕
2 通过细化晶粒改善铸层质量
当许多金属和合金的晶粒细化时,如由常规的平均晶粒直径1 mm细化到10 Jim时,其屈服强度、各种应变程度时的流动应力、断裂强度、硬度和疲劳强度都有提高。可见,晶粒的大小与金属的机械、物理、化学等性能有着密切的关系,所以晶粒尺寸的细化是材料机械性能等获得全面提高的有效措施。
2.1 以改变电源的形式细化晶粒
电铸工艺问世以来,一直采用耗电多和占地大的直流发电机。近年来,随着半导体工业的发展,低压大、电流的硒整流器和硅整流器的出现,在电铸工艺中已逐步取代直流发电机。实践中发现,改变施加电流的方式,会对镀层组织产生影响。施加电流的改变方式主要有改变电流波形、换向电流、冲击电流及交直流叠加(用于低温镀铁)、脉冲电流等。合理的选用所要施加的电流方式对镀层质量及生产效率的提高都是有利的。
需要特别提一下的是脉冲电铸。从金属电沉积原理来分析,脉冲电流能有效地改善金属离子的电结晶过程。金属沉积时的结晶形态和生长方式与阴极极化过电位密切相关,随着过电位的增加,晶粒变细,铸层变得致密。南京航空航天大学的同仁们在脉冲电流方面作了大量的研究工作,赵剑峰等人认为采用脉冲电铸可减小阴极表面的浓差极化,采用较高的电流密度,制品光滑表面的范围有扩展的可能。这是因为在脉冲电铸的条件下,脉冲间隔时间允许电铸液中的金属阳离子通过扩散和对流的方式补充到阴极表面,减小阴极表面的浓差极化,从而可采用更高的电流密度,得到更高的电化学极化而细化晶粒,提高铸层致密度。