[發(fā)明專利]粒子流沖刷電鑄工藝及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110410702.3
• 申請日: 2011-12-03
• 公開（公告）號: CN102409370A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴乃昌
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特種加工技術(shù)，尤其涉及精密電鑄工藝及方法。

背景技術(shù)

電鑄(Electroforming，EF)利用電沉積方法在作為陰極的原型上進行金屬材料的沉積，進而加工或復(fù)制出符合一定形狀和性能要求的精密零件，是電化學(xué)沉積技術(shù)的重要組成部分。1838年俄國科學(xué)家首先采用電沉積方法制備金屬銅的電鑄層。因電鑄技術(shù)具有高復(fù)制精度和工藝簡易性等優(yōu)點，在之后一百多年的發(fā)展歷程中，電鑄技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在電鑄技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的開始階段，電鑄技術(shù)主要用在制作浮雕工藝品和塑像方面；到1940年之后，電鑄技術(shù)逐漸步入工業(yè)領(lǐng)域；到1980年之后，電鑄技術(shù)成為一種高精密制造技術(shù)并受到高度重視，已被普遍地應(yīng)用于電子、汽車和航空宇航等技術(shù)領(lǐng)域。一些異形結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品和難以用機械方法加工制作的零件，采用電鑄技術(shù)可以很好地復(fù)制出來。電鑄技術(shù)在留聲機唱片、印刷用板的制備方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。電鑄技術(shù)加工制作的產(chǎn)品還有精密模具、汽車內(nèi)飾件、波導(dǎo)管、剃須刀網(wǎng)罩、火箭發(fā)動機冷卻室、微型傳感器、鋁太陽能集熱板、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、儀器儀表等領(lǐng)域中的高精密度的微小零件等。

電鑄零件的內(nèi)表面質(zhì)量由芯模的表面質(zhì)量來保證，但是電鑄零件的外表面由于析氫和雜散吸附的影響，易出現(xiàn)麻點、針孔、積瘤、應(yīng)力等缺陷，進而使得電鑄層的物理、機械性能下降，甚至變形、開裂。如果氫氣泡長期滯留在陰極表面某處，會阻礙金屬的沉積，形成凹坑、針孔和麻點等缺陷。

在電鑄金屬鎳的過程中，在鎳離子還原的同時，氫離子也在芯模表面放電還原成氫原子吸附于陰極表面，當達到一定程度時，氫原子聚集成氫氣泡，有的進入溶液，有的會滯留在陰極表面。如果氫氣泡長期滯留在陰極表面某處，會阻礙金屬的沉積，形成凹坑、針孔和麻點等缺陷。氫的陰極析出是電鑄過程主要的副反應(yīng)，它還會降低金屬電沉積的電流效率，有時甚至使某些金屬的電沉積過程無法進行。在陰極上電流密度較大的地方，如邊角和四周，電流效率特別低，析氫嚴重，氫離子的消耗伴隨著氫氧根離子相應(yīng)增加，從而引起金屬氧化物和氫氧化物在陰極表面與金屬離子的共沉積，造成疏松多孔的沉積層，即出現(xiàn)所謂“燒焦”現(xiàn)象，嚴重影響電鑄零件的成形和性能，甚至無法得到完整的零件。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?00410065123.X公開了《陰極運動摩擦法精密電鑄成形工藝及裝置》，提出了一種旨在提高電鑄層質(zhì)量的工藝及裝置，其工藝在于將電鑄芯模埋在堆滿硬粒子的電鑄槽中，并以適當?shù)姆绞?如旋轉(zhuǎn)、平動等)運動。它的實現(xiàn)方式是：依靠硬粒子在芯模的帶動下不停運動，摩擦、沖擊芯模表面，迅速、有效徹底地去除吸附氣泡和沉積表面的積瘤，減薄甚至消除擴散層，擾動結(jié)晶過程，達到提高電鑄速度，改善電鑄層質(zhì)量的目的。但是該專利在實施過程中，需要對芯模實現(xiàn)如旋轉(zhuǎn)、平動等運動，從而和硬粒子之間產(chǎn)生摩擦力。當所獲取的電鑄層具有較大尺寸結(jié)構(gòu)的情況下，使得芯模結(jié)構(gòu)大、質(zhì)量大，為實現(xiàn)其如旋轉(zhuǎn)、平動等運動，亦需要較大的能量。本發(fā)明旨在提高加工電鑄層的加工質(zhì)量，并大大簡化加工裝置的復(fù)雜性，減少加工過程中的能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種粒子流沖刷電鑄工藝及裝置，以提高電鑄層的加工質(zhì)量和加工速度，利用本發(fā)明所制備的電鑄層無針孔麻點等缺陷、機械綜合性能好。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種粒子流沖刷電鑄工藝，其包括：電鑄芯模置于內(nèi)筒中，內(nèi)筒的外部設(shè)置有陽極，在電鑄過程中，大量的硬粒子和電鑄液從芯模的前方?jīng)_向芯模，并由內(nèi)筒下方的出口流出；硬粒子和電鑄液所構(gòu)成的粒子流對電鑄層具有一定的沖擊力，其進入內(nèi)筒的入口流量等于流出內(nèi)筒的出口流量，保證內(nèi)筒中充滿硬粒子和電鑄液所構(gòu)成的粒子流，并更新電鑄液。

本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)上述粒子流沖刷電鑄工藝的裝置，其包括硬粒子、電鑄槽、內(nèi)筒、儲液槽、泵、噴頭、陽極和芯模，芯模置于所述內(nèi)筒中，所述內(nèi)筒的外部和電鑄槽的內(nèi)部設(shè)置有所述陽極，所述內(nèi)筒的上部設(shè)置有噴頭，所述內(nèi)筒的下部開有出口，泵把電鑄液和硬粒子從所述儲液槽中吸出并輸送到所述噴頭內(nèi)。

優(yōu)選地，所述儲液槽中還設(shè)置有加熱器用于維持電鑄液處于恒溫狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述芯模上的電鑄層方向朝上，所述噴頭位于所述芯模的上方，其噴射方向朝向所述芯模。

和傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

陰極靜置于內(nèi)筒中，所述硬粒子在電鑄液的帶動下沖刷到電鑄層的表面。硬粒子不斷撞擊和磨擦鑄層的表面，有效地去除電鑄層表面的氣泡并對鑄層實現(xiàn)機械磨削，提高電鑄層的表面光潔度和綜合機械強度。