电铸芯模
出处:按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《特种加工手册》第475页(2538字)
7.5.4.1 芯模设计
芯模设计中应考虑以下因素.
(1)与金属沉积有关因素
①内外棱角应尽量采用大的圆弧过渡,以避免内棱角处金属沉积过保而外棱角处又过厚,产生电沉积的不均匀,以致出现树枝状电沉积层.
②芯模应比实际工件长8~20mm,以便电铸后把电铸件两端粗糙、过厚甚至树技状的电沉积物除去.
③芯模材料应耐水、酸、碱及耐50℃温度.
(2)与脱模有关因素
①原始芯模上不允许有锁和沟.
②即使电铸件表面粗糙度没有要求时,为脱模方便,芯模的粗糙度Ra为0.2~0.4μm.
③永久性芯模的锥度不应小于0.085mm/m.若不允许锥度,则应选用与电铸金属热膨胀系数相差较大材料制作,以便脱模.
④尺寸精度要求不高时,可在芯模表面涂一层蜡或低熔点合金(尽量薄),在电铸后将蜡层熔化,以利脱模.
⑤外形复杂、不能完整脱模的金属件,可选用一次性芯模,也可采用组合模.
7.5.4.2 芯模类型
电铸时,金属沉积在一定形状的支撑物上,此物称为芯模(或母模、原模、模芯).芯模分为下述两类:
①永久性芯模.即在电铸后可从电铸件上分离出来,亦即无嵌入角的芯模.这种芯模制作费用高,一般用在长期大批量的产品上.
②消耗性芯模.即在电铸后,不能用机械方法脱模出来,亦即有嵌入角的芯模.
7.5.4.3 芯模材料
(1)永久性芯模材料 不锈钢、低碳钢、铜或黄铜、电铸镍、有机玻璃、硅橡胶、某些硬塑料,如环氧树脂、聚氯乙烯糊状树脂等.
(2)消耗性(一次性)芯模材料铝、锌及其合金、某些低熔点合金、塑料、蜡、石膏等.其特点是:通过加热能熔化、分解,或用化学方法可熔解.
7.5.4.4 常用芯模材料举例
(1)石膏芯模 石膏芯模制出后,要在50~60℃下烘干,然后将芯模在80℃的蜡液中浸渍10min左右,取出后用热风吹去余蜡.蜡可用60%蜂蜡和40%巴西蜡混合配制.
(2)蜡芯模 蜡模成分(ω)为:蜂蜡,60%;石蜡,15%;松香,20%;石墨,5%.注意蜡芯模应有适当硬度.
(3)金属芯模
①不锈钢 表面硬度较高,且易生成钝化膜,易脱膜.使用前要先除油,然后浸入20%重铬酸钠溶液进行钝化处理,时间30~60s,室温,再用水冲洗.
②低碳钢 价低,但应镀镍处理,然后用重铬酸盐钝化.
③铜和黄铜 抛光性好.对尺寸精度要求较高的芯模,制出的模一定要用8g/L的硫化钠溶液处理,以便表面形成硫化铜钝化膜.然后可直接电铸.对尺寸精度要求不高的芯模,可先在芯模上镀一层镍或铬,以防止模被划伤,及对槽液的污染,然后再按上述方法钝化处理.
④铝 铝芯模特点是加工性能好,易脱模(铝模表面用ω=10%的NaOH溶液处理即可)。铝铜合金芯模,室温下处理的配方是:氢氧化钠,30g/L;EDTA钠盐,0.2g/L;酒石酸钠,0.5g/L;葡萄糖,1g/L.若铝芯模电铸是在无应力下进行,则芯模需先除油,再在50%硝酸溶液中浸2min,铝模上产生一层氧化膜,利于电铸件脱模.
若铝模电铸是在有应力下进行(应力大于35N/mm2),则应防止电铸件过早脱模.
⑤锌合金 尤其是应用超塑合金,更易成模电铸前在芯模上清洗后闪镀一薄层紫铜.
⑥低熔点合金 应用低熔点合金制芯模,需注意以下问题:第一,若芯模中含有Bi,需在模表面涂一层胶体石墨,以防止由于Bi的作用,引起电铸件晶粒边界脆裂;第二,若芯模为不含Bi的约250℃的低熔点合金,只要电铸金属内几乎无应力,则250℃的熔化温度是可避免电铸件发热变形的.
(4)塑料芯模
①聚氯乙烯和聚醋酸乙烯
配方(聚氯乙烯):聚氯乙烯糊状树脂,100g;苯二甲酸二辛脂(增塑剂),80g;硬脂酸铅(稳定剂),2g.
制作方法:配好的糊状树脂倒入原模内,加热至120℃软化,然后在原模中挤压成型.这种材料制成的芯模收缩率为1%~1.5%.
②有机玻璃 机加工容易,且易表面金属化,但强度较低.
③环氧树脂 其特点是不易龟裂,有一定收缩率,耐腐蚀,适于制永久性芯膜.
④硅橡胶 收缩率低于0.5%.