[实用新型]实现粒子流冲刷电铸工艺的装置

说明书

本实用新型涉及一种特种加工技术，尤其涉及精密电铸工艺及装置。

电铸(Electroforming，EF)利用电沉积方法在作为阴极的原型上进行金属材料的沉积，进而加工或复制出符合一定形状和性能要求的精密零件，是电化学沉积技术的重要组成部分。1838年俄国科学家首先采用电沉积方法制备金属铜的电铸层。因电铸技术具有高复制精度和工艺简易性等优点，在之后一百多年的发展历程中，电铸技术得到了迅速的发展和广泛的应用。在电铸技术发展应用的开始阶段，电铸技术主要用在制作浮雕工艺品和塑像方面；到1940年之后，电铸技术逐渐步入工业领域；到1980年之后，电铸技术成为一种高精密制造技术并受到高度重视，已被普遍地应用于电子、汽车和航空宇航等技术领域。一些异形结构的产品和难以用机械方法加工制作的零件，采用电铸技术可以很好地复制出来。电铸技术在留声机唱片、印刷用板的制备方面发挥着举足轻重的作用。电铸技术加工制作的产品还有精密模具、汽车内饰件、波导管、剃须刀网罩、火箭发动机冷却室、微型传感器、铝太阳能集热板、光学、生物医学、仪器仪表等领域中的高精密度的微小零件等。

电铸零件的内表面质量由芯模的表面质量来保证，但是电铸零件的外表面由于析氢和杂散吸附的影响，易出现麻点、针孔、积瘤、应力等缺陷，进而使得电铸层的物理、机械性能下降，甚至变形、开裂。如果氢气泡长期滞留在阴极表面某处，会阻碍金属的沉积，形成凹坑、针孔和麻点等缺陷。

在电铸金属镍的过程中，在镍离子还原的同时，氢离子也在芯模表面放电还原成氢原子吸附于阴极表面，当达到一定程度时，氢原子聚集成氢气泡，有的进入溶液，有的会滞留在阴极表面。如果氢气泡长期滞留在阴极表面某处，会阻碍金属的沉积，形成凹坑、针孔和麻点等缺陷。氢的阴极析出是电铸过程主要的副反应，它还会降低金属电沉积的电流效率，有时甚至使某些金属的电沉积过程无法进行。在阴极上电流密度较大的地方，如边角和四周，电流效率特别低，析氢严重，氢离子的消耗伴随着氢氧根离子相应增加，从而引起金属氧化物和氢氧化物在阴极表面与金属离子的共沉积，造成疏松多孔的沉积层，即出现所谓“烧焦”现象，严重影响电铸零件的成形和性能，甚至无法得到完整的零件。

中国实用新型专利申请号200410065123.X公开了《阴极运动摩擦法精密电铸成形工艺及装置》，提出了一种旨在提高电铸层质量的工艺及装置，其工艺在于将电铸芯模埋在堆满硬粒子的电铸槽中，并以适当的方式(如旋转、平动等)运动。它的实现方式是：依靠硬粒子在芯模的带动下不停运动，摩擦、冲击芯模表面，迅速、有效彻底地去除吸附气泡和沉积表面的积瘤，减薄甚至消除扩散层，扰动结晶过程，达到提高电铸速度，改善电铸层质量的目的。但是该专利在实施过程中，需要对芯模实现如旋转、平动等运动，从而和硬粒子之间产生摩擦力。当所获取的电铸层具有较大尺寸结构的情况下，使得芯模结构大、质量大，为实现其如旋转、平动等运动，亦需要较大的能量。本实用新型旨在提高加工电铸层的加工质量，并大大简化加工装置的复杂性，减少加工过程中的能耗。

本实用新型的目的在于提供一种实现粒子流冲刷电铸工艺的装置，以提高电铸层的加工质量和加工速度，利用本实用新型所制备的电铸层无针孔麻点等缺陷、机械综合性能好。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种实现粒子流冲刷电铸工艺，其包括：电铸芯模置于内筒中，内筒的外部设置有阳极，在电铸过程中，大量的硬粒子和电铸液从芯模的前方冲向芯模，并由内筒下方的出口流出；硬粒子和电铸液所构成的粒子流对电铸层具有一定的冲击力，其进入内筒的入口流量等于流出内筒的出口流量，保证内筒中充满硬粒子和电铸液所构成的粒子流，并更新电铸液。

本实用新型公开了一种实现粒子流冲刷电铸工艺的装置的装置，其包括硬粒子、电铸槽、内筒、储液槽、泵、喷头、阳极和芯模，芯模置于所述内筒中，所述内筒的外部和电铸槽的内部设置有所述阳极，所述内筒的上部设置有喷头，所述内筒的下部开有出口，泵把电铸液和硬粒子从所述储液槽中吸出并输送到所述喷头内。

优选地，所述储液槽中还设置有加热器用于维持电铸液处于恒温状态。

优选地，所述储液槽中还设置有加热器用于维持电铸液处于恒温状态。

优选地，所述芯模上的电铸层方向朝上，所述喷头位于所述芯模的上方，其喷射方向朝向所述芯模。

和传统技术相比，本实用新型的有益效果是：

阴极静置于内筒中，所述硬粒子在电铸液的带动下冲刷到电铸层的表面。硬粒子不断撞击和磨擦铸层的表面，有效地去除电铸层表面的气泡并对铸层实现机械磨削，提高电铸层的表面光洁度和综合机械强度。