[发明专利]一种电铸芯模及其用于制造金属毛细管的方法

说明书

本发明专利涉及电化学加工领域，提供了一种电铸芯模及其用于制造金属毛细管的方法。通过对电铸芯模进行分段处理，以解决当前电铸毛细管脱模困难的问题。芯模分为前端段、凹槽段、夹持段、电铸段、后端段五个部分，除电铸段外均覆盖有电绝缘层。使用时，芯模仍按照传统电铸工艺进行操作，由于电绝缘层的存在，故仅在电铸段覆盖有电铸金属层。电铸后，在芯模的凹槽段处将其剪断，将芯模拆分成单独的段组单元。通过分段处理可将传统的长芯模整体脱模转变为短芯模分段脱模，又因为设有脱模专用的夹持段，更容易在芯模上施加拉力，芯模的断裂更容易控制，从而降低了脱模难度。采用本发明可在保证电铸毛细管质量的同时，简化脱模操作，提高良率。

技术领域

本发明属于电化学加工技术领域，具体涉及一种电铸芯模及其用于制造毛细管的方法。

背景技术

内径为数百微米以下的金属毛细管在不少行业和领域中有着重要用途，如用作色谱分析管、自动化仪表信号管、电子测试用探针管、光纤联接管、注射用针头等。目前，金属毛细管的制造多采用拉制、冲压成型、静液挤压、电铸等方法。拉制、冲压成型、静液挤压等方式虽各有优势，但都面临共性难题：(1) 厚度均匀性低，精度不高；(2) 无法获得内径非常小的毛细管；(3) 受成形原理限制无法获得内径小且壁厚大的毛细管。但电铸法则在这些方面极具优势。因此，电铸法是制造高性能高精度金属毛细管的主要方法。

电铸是利用金属离子阴极电沉积原理，在原模上沉积一定厚度的金属、合金或复合材料后，将其与原模分离以制取制品的过程，是一种精密特种加工技术。电铸具有复制精度高、材料纯、性能易调控等特点，特别适合于制造大壁厚、高精度、高表面质量、超细内径的金属毛细管。如专利号为200480042540.0的专利提出了金属毛细管的电铸制造方法。它基于长的线状芯模一次性电铸制取一根长的毛细管坯后，然后进行裁切分段，得到最终所需长度的毛细管。这方法尽管芯模成本较低，但其脱模极其困难。从某种程度上讲，电铸制备毛细管管坯比较容易，最大的难题是：电铸后如何把芯模从金属毛坯管内取出，即脱模。脱模是电铸金属毛细管的最大技术挑战。对此，专利号为201680019698.9、201210095159.7等专利提出了一些脱模技术方案，但效果仍然不理想。主要原因是：(1) 金属毛细管坯与线状芯模间的结合力与它们的长度间成线性增大关系，且线状芯模纤细，极易被拉伸断，导致直接通过机械力拉伸来实现整体脱模难度大、成功率非常低；(2) 化学溶解法也无法凑效，这是因为腐蚀液无法克服表面张力而顺利进入毛细管内径深处来持续不断地溶解去除芯模金属。若利用金属间热膨胀系数的不同以热胀冷缩法来脱模，可行性也不大。原因是：热胀冷缩很难让电铸金属与芯模金属间的间隙大到可顺利脱模的程度，尤其长金属毛细管的脱模。此外，采用“柔性非金属或金属丝+过渡金属层”组合体作为电铸芯模，虽易于拉伸脱模，但无法保证毛细管的内径精度。因此，本发明提出了一种新的电铸芯模及其于此芯模电铸制造金属毛细管的方法，以达到脱模容易、产品良率高的目的。

发明内容

针对现有电铸制造毛细管所用芯模及脱模工艺的不足，本发明提供一种电铸金属毛细管用芯模，并采用该芯模实现金属毛细管的大批量、高效率和高良率生产。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下。

一种电铸芯模，包括金属丝体和电绝缘层；丝体设有夹持段、凹槽段、电铸段、前端段和后端段；凹槽段、夹持段、电铸段成段组地设置在丝体上，形成若干个段组单元；段组单元包括2个凹槽段、2个夹持段和1个电铸段；段组单元内的各段按凹槽段、夹持段、电铸段、夹持段、凹槽段的顺序排列；前端段和后端段分别位于丝体的两末端；前端段、后端段、凹槽段、夹持段的外表面均覆盖有电绝缘层；电铸段的中部外表面覆盖有电绝缘层，覆盖部分的长度为电铸段长度的4/5；丝体的横截面形状为圆形；凹槽段的直径d_凹是电铸段的直径d_铸的1.5~2倍；夹持段的直径d_夹是电铸段的直径d_铸的2~3倍；夹持段、前端段和后端段的直径相等。