电铸与电镀

电铸与电镀同属于电沉积技术.
? 主要区别是实施的工艺方法和对实施过程中其技术要求的不同。电镀是研究在工件上镀覆防护装饰与功能性金属镀层的工艺，而电铸是研究电沉积拷贝的工艺以及拷贝与芯模的分离方法、厚层金属与合金层的使用性能与结构。
? 2、电铸的规律和原则总结如下：
? 1.)芯模材料的选择 考虑当前科学水平、技术上和经济上的合理性，物理以及化学上的性能要求，导电、易加工、稳定性。
? 2)芯模的设计 保证没有锁合、尖角，要有接导线部
位、拔模斜度、整体高度等，多次使用不易损坏坏。
? 3)芯模表面的改性处理 镀覆分离层、导电化处理。
? 4)电沉积金属 合理选择拷贝材料，技术上可行、经济上合算、性能上合格。
? 5)产品的结构 当拷贝作为产品的主体工作部分时，产品结构应根据使用要求设计，注意拷贝上不同部位的厚度差距。
? 6)使用专用的工艺装备和夹具，能保证强化电铸过程并对电解液进行良好净化。
? 3、法拉第电磁定律在电铸中的应用
? 法拉第第一定律：电流通过电解液时，在电极上析出或溶解的物质的质量m与通过的电量Q成正比，用公式表示： M=KQ=KIT。
? 法拉第常数K表示电极上通过1C或1A.S电量时，在电极上生产物质的量称为这种物质的电化摩尔质量，其数值有法拉第第二定律决定。
? 法拉第第二定律：在电极上每析出或溶解1MOL质量的任何物质，所需电量为96500C或26.8A.h。
? 摩尔质量E是指该物质的原子量A与其化合价数n之比A/n，单位是g/mol.
? 综合法拉第上述两定律，可概述为：通电电解时，在电极上析出或溶化的物质的质量m，与通过的电量Q及该物质的摩尔质量E(A/n)的乘积成正比 。
? 4、钝化和活化
? 1）电化学钝化是阳极极化过程的一个特殊状态。在生产中造成溶液主盐被消耗，破坏了电铸液的稳定，需要防止。
? 2）化学钝化是金属在化学试剂中发生的钝化现象，这类试剂称钝化剂。
? 3）金属的活化是由钝化状态转变为活化状态的现象，和钝化现象相反。金属由钝化状态变为活泼状态现象称为金属活化，使金属活化、或促进阳极溶解，防止阳极钝化物质成为活化剂。
? 镍阳极钝化是因为析出的氧气和镍离子生成棕褐色的氧化镍，加入氯离子可以还原成可溶氯化物，改变钝化状态。
电铸用镍饼
? 5、电铸的基本原理
? 电铸是在含有某种金属离子的电解液中，将芯模作为阴极，通以一定波形的低压直流电，使金属离子得到电子被还原，不断在阴极沉积成金属的过程

。
? 电铸镍时，其主要反应是镍离子在阴极得到电子，还原成金属镍 。
? 电铸是一种电解加工工艺，遵循法拉第电解定律。在稳定状态下，由外线路流向阴极的电子全部参加反应，但是由于电极副反应的存在，实际所得重量小于理论计算量，必须按电流效率计算。\
? 6、电结晶理论
? 电铸过程实际上是电沉积过程。金属离子沉积出金属的过程分下列几个步骤：
? 先是水化的金属离子向阴极扩散和迁移；
? 其次水化金属离子通过双电层时，逐步变形，分离并吸附于阴极的表明；
? 第三金属离子被吸附和迁移到阴极表面；
? 最后金属离子还原成金属原子，排列成一定晶格的晶体。
? 理论上说只要阴极电位足够负，任何金属离子都可能在电极上还原并电沉积。
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芯模的设计与材料选择
1、金属分布有关的因素
? 电铸过程中金属分布不可能是完全均匀的，设计时要注意：
? 内外棱角要尽可能采取大的过渡圆弧，以免内棱角处太薄而外棱角处太厚甚至产生树枝状的电铸层。
? 芯模应该比实际零件长10~20mm,以便在电铸后把两端粗糙、树枝状或过厚的部分切去。
2、脱模有关的因素
? 多次使用的芯模的锥度不应小于0.085mm/m,如果不许有锥度，则应选用与电铸金属热膨胀系数相差较大的材料制作芯模，以便用热胀冷缩的方法脱模。
? 即使对零件表面光洁度没有要求，为了顺利脱模，芯模的光洁度也不应小于^8~^9。
? 尺寸精度要求不高时，可在芯模表面涂或侵一薄层蜡或者易熔合金，在电铸后将涂层熔去脱模。
? 外形复杂不能完全脱模的零件，应选用一次用模芯或组合芯模。
3、电铸标牌有关的因素
? 浮雕或隆起部分边缘处应留有拔模斜度，最小为5°，并随产品高度增加，拔模斜度也相应增大。字体的拔模斜度应在15°以上。边缘接合处应采用圆弧过渡。
? 铭牌的理想高度在3mm以下，浮雕或凸起部分在0. 4~0.7mm间。
? 字体的高度或深度不超过0.2mm。若采用镭射效果则高度或深度不超过0.15mm。
板材的平均厚度为0.22±0.05,若产品超过此高度则应做成中空结构，并允许产品高度有0.05mm的误差；由于板材厚度是均匀结构，产品表面的凸起或凹陷部分背面也有相应变化。
? 孔径最小应在0.6mm以上，孔边距在1.6mm以上。
? 对于孔边距小于1mm的冲裁方式如右图，分两次间隔冲孔。
? 长孔或者异形孔，宽度也应大于0.6mm。主要是考虑量产是冲头所能承受的强度。防止冲头过度疲劳而断裂。
产品的外型轮廓使用冲床冲裁加工，为防止冲

偏伤到产品，其外缘切边宽度平均为0.05mm为防止产品冲切变形，尽量保证冲切部分在同一平面或尽量小的弧度，避免应力集中而造成产品变形。冲切是只能在垂直产品的方向作业。
铭牌表面效果，可采用磨砂面、拉丝面、光面、镭射面相结合的方式。光面多用于图案或者产品的边缘，产品表面应该避免大面积的光面，否则易造成划伤；磨砂面和拉丝面多用于铭牌底面，粗细可进行调整；在实际的生产中，磨砂面的产品要比拉丝面的产品不良率低，但是开发周期长一些。镭射面多用于字体和图案，也可用于产品底面。
? 若产品表面需要喷漆处理，应该提供金属漆的色样。由于工艺的限制，应允许最终成品的颜色与色样有轻微的差异。
? 若铭牌装配时为嵌入的结构，请提供机壳的正确尺寸及实样。若铭牌的尺寸过大过高，应在机壳上相应的部位加上支撑结构 。
? 芯模的材料可以使用金属或非金属，主要根据产品的技术要求和特性选择。
? 根据电铸标牌的技术要求我们主要选择黄铜和青铜作为芯模材料，也可以使用铝和钢等。
芯模表面的改性处理
? 电铸的基本工艺过程分为三个阶段：
? 镀前处理－电铸阶段－镀后处理
? 电铸前的预处理有两个目的：1)使芯模能够电铸，2）使零件在电铸后能够脱模。
? 根据芯模材料的类型以及表面赃污的特点对芯模进行不同形式的预处理，如侵蚀、除油、弱侵蚀、镀覆分离层或导电层、水洗等，统称为改性处理。
芯模表面的预处理
? 镀覆分离层或者导电层之前，芯模表面必须进行仔细的清理。
? 对于金属芯模，可应用化学或电化学方法进行除油。由于电铸有精度和光洁度要求，因而除油和酸侵蚀时一般不用苛性碱和浓酸，电解除油在阴极进行，并选用合适的工艺规范，保证芯模不受腐蚀。多次用芯模还要在电铸前进行钝化处理。
? 化学除油时，采用有机溶剂、碱性溶液或水性清洗剂。芯模表面应达到完全被水润湿，然后仔细清洗后才能放入其他处理槽。
? 比较好的预处理方式使化学除油后电解除油 。
分离层
? 只用金属芯模才需要镀覆分离层。拷贝沿着分离层与芯模分离是电铸的基本特征之一。
? 选用的分离层既要使拷贝在加厚时不能与芯模分离，同时又不能使拷贝与芯模之间有太大的结合力。
? 分离层可以是无机物（盐类、氧化物），也可以是有机物（溶胶、胶模）。
? 氧化物分离层可在金、银、镍、铬、钛、铝、锆、钼、硅、铸铁等一系列金属上自动生成。这些金属又常用来镀在钢、铝合金、锌

合金和铜的芯模表面上作为分离层。
导电层
? 非金属材料芯模必须在表面形成导电层。在此之前要进行清洗，大多数要进行侵蚀。
? 制作导电层可以用化学还原 、化学镀银、化学镀铜、化学镀镍（次磷酸盐还原）、化学镀钴（次磷酸盐）、化学镀镍2（还原剂为含硼的化合物）、化学镀钴（含硼）等方法
? 涂覆粉末或悬浮体形成导电层 石磨或者金属粉末
? 涂覆硫化物膜层
? 电沉积金属
? 电解液的物理化学性能
? 电解液的物理化学性能决定着电沉积金属与合金的工艺参数。
? 电沉积用盐类的溶解度影响着电沉积时最大电流的数值，即电铸加工的生产效率。
? 电解液的密度和粘度决定着过滤速度、电导率、物质迁移速度。
? 在计算槽子的热平衡时，要考虑到电解液的热容量。
? 离子的扩散系数直接影响着极限电流的大小。
? 计算技术电沉积的电能消耗时，要使用到电导率。
? 表面张力表示阴极表面被润湿的特性，对沉积层的性能，如孔隙率、树枝状结晶、麻点都有影响。
? 对电铸溶液的要求
? 沉积速度快，采用尽可能高的电流密度，来提高沉积速度
? 成分简单而且容易控制
? 对溶液的净化处理要求较高，定期过滤和处理，电铸层厚时必须连续过滤
? 能得到均匀的电铸层，要尽肯能选用均镀能力好的电铸溶液