**電鑄（Electroforming）工藝流程詳解**
電鑄是一種通過電化學沉積金屬來制造精密零件的工藝，其核心步驟包括 **芯模制備、導電化處理、電鑄沉積、脫模及后處理**。以下是詳細的工藝流程：
**1. 芯模（母模）制備**
電鑄的第一步是制作高精度的芯模（母模），其表面質量直接影響最終產品的精度。
**芯模材料選擇**：
- **金屬芯模**：不銹鋼、鋁、銅（需表面鈍化或涂脫模劑）
- **非金屬芯模**：樹脂、塑料、蠟（需導電化處理）
- **光刻膠芯模**（用于微細結構，如MEMS器件）
**芯模表面處理**：
- 拋光至鏡面（Ra ≤ 0.02μm）
- 鍍鉻或涂覆脫模劑（如PTFE、石墨）以方便后續脫模
**2. 導電化處理（僅非金屬芯模需要）**
非導電芯模（如樹脂、塑料）需進行導電化處理，方法包括：
- **化學鍍**（如化學鍍銀、化學鍍鎳）
- **真空鍍膜**（磁控濺射、蒸鍍）
- **石墨涂層**（適用于低成本方案）
**3. 電鑄沉積（核心步驟）**
將芯模作為陰極浸入電解液，通直流電使金屬離子沉積在其表面。
**(1) 電鑄液體系**
| **金屬** | **常用電解液** | **典型參數** |
|----------|----------------------------|---------------------------------|
| **鎳** | 氨基磺酸鎳溶液 | Ni2? 80-120g/L, pH 3.5-4.5, 50-60℃ |
| **銅** | 硫酸銅溶液 | Cu2? 40-80g/L, pH 1-2, 25-30℃ |
| **金** | 氰化金鉀溶液（用于電子行業）| Au? 5-20g/L, pH 8-10, 50-70℃ |
**(2) 電鑄參數控制**
- **電流密度**：1-10 A/dm2（過高會導致粗糙，過低效率低）
- **溫度**：通常40-60℃（影響沉積速率和結晶質量）
- **pH值**：需嚴格監控（如鎳電鑄pH 3.5-4.5）
- **添加劑**：
- **光亮劑**（改善表面光潔度）
- **應力調節劑**（減少內應力，如糖精用于鎳電鑄）
- **整平劑**（提高復制精度）
**(3) 沉積方式**
- **直流電鑄**：傳統方法，成本低，但易產生應力
- **脈沖電鑄**：改善沉積均勻性，減少缺陷
- **噴射電鑄**：用于局部增厚或快速沉積
**4. 脫模**
電鑄層達到所需厚度后，需從芯模上剝離：
- **機械脫模**：適用于簡單形狀（如敲擊、液壓頂出）
- **化學脫模**：溶解芯模（如鋁芯模用NaOH溶液溶解）
- **熱脫模**：利用熱膨脹系數差異分離（如樹脂芯模加熱軟化）
**5. 后處理**
脫模后的電鑄件可能需進一步加工：
- **熱處理**（如200-300℃退火去應力）
- **機械加工**（車削、銑削、拋光）
- **電鍍/涂層**（如鍍金、鍍鉻提高耐磨性）
**6. 質量檢測**
- **尺寸精度**（三坐標測量機CMM）
- **表面粗糙度**（白光干涉儀、輪廓儀）
- **力學性能**（硬度測試、拉伸試驗）
**7. 典型應用案例**
| **行業** | **應用** | **電鑄材料** | **精度要求** |
|------------|-----------------------------|-------------|-------------------|
| **電子** | IC引線框架、連接器 | 銅、鎳 | ±1μm |
| **光學** | 非球面鏡模芯 | 鎳 | 面形誤差<λ/10 |
| **醫療** | 微創手術器械 | 鎳鈷合金 | Ra < 0.05μm |
| **汽車** | 燃油噴嘴微孔 | 鎳 | 孔徑±2μm |
**8. 常見問題及解決方案**
| **問題** | **原因** | **解決方案** |
|------------------|------------------------|---------------------------------|
| 沉積層粗糙 | 電流密度過高 | 降低電流密度，添加整平劑 |
| 內應力大 | 溶液pH或溫度不穩定 | 優化工藝參數，使用脈沖電鑄 |
| 脫模困難 | 芯模表面處理不當 | 改進脫模劑或改用可溶性芯模 |
**總結**
電鑄工藝流程的核心在于 **芯模制備、導電化、電鑄沉積、脫模及后處理**，適用于高精度、復雜結構的金屬零件制造。通過優化電解液成分、電流參數和脫模方法，可生產出微米級精度的關鍵零部件，廣泛應用于電子、光學、醫療等領域。
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