專利名稱：一種電鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電鑄方法。
背景技術(shù)：
電鑄是在電鑄芯模上電鍍一層厚度為數(shù)十微米至數(shù)百微米的金屬沉積層，以復(fù)制出電鑄芯模的形狀，經(jīng)過脫模和修整得到與電鑄芯模對(duì)稱的圖形零件。電鑄可應(yīng)用于制造金屬復(fù)制品、注塑模具和標(biāo)牌，具有很高的復(fù)制精度?，F(xiàn)有的電鑄工藝使用各種材料，例如碳鋼、銅合金、鋁合金、不銹鋼、低熔點(diǎn)合金、塑料、有機(jī)玻璃、蠟制劑和石膏，粗制一個(gè)模型，經(jīng)手工或機(jī)械慢慢修整得到電鑄芯模，然后在電鑄芯模上電鑄，再經(jīng)脫模和修整得到電鑄產(chǎn)品。這樣得到的電鑄芯模的精度得不到保證，每個(gè)電鑄芯模之間都會(huì)有一些差別，因此得到的電鑄產(chǎn)品的一致性不好，而且使用現(xiàn)有的電鑄方法時(shí)電鑄芯模的形成速度慢，不適合大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的電鑄方法得到的電鑄產(chǎn)品一致性不好且不適于大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)，提供一種能得到一致性好的電鑄產(chǎn)品且適于大批量生產(chǎn)的電鑄方法。
本發(fā)明提供的電鑄方法包括制備電鑄芯模，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄以在電鑄芯模表面形成電鑄金屬層，然后脫模，其中，制備電鑄芯模的過程包括將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層。
按照本發(fā)明提供的電鑄方法，通過將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層而制得電鑄芯模，這樣制得的電鑄芯模的精度高而且電鑄芯模的制作速度快，因此本發(fā)明提供的電鑄方法能夠得到一致性好的電鑄產(chǎn)品且適于大批量生產(chǎn)。


圖1為實(shí)施例1得到的電鑄產(chǎn)品；圖2為實(shí)施例1所用的電鑄芯模的正面示意圖；圖3為實(shí)施例1所用的電鑄芯模的背面示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的電鑄方法包括制備電鑄芯模，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄以在電鑄芯模表面形成電鑄金屬層，然后脫模，其中，制備電鑄芯模的過程包括將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明提供的電鑄方法，將塑料注塑得到電鑄芯模前體的方法可以采用常規(guī)的注塑成型方法，例如將塑料加熱熔融，將熔融態(tài)的塑料注入到模具中，然后冷卻即可得到電鑄芯模前體。其中，加熱的溫度為塑料的熔點(diǎn)，冷卻的溫度為25-100℃。
塑料可以為各種適于注塑成型且可進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍的塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龍和聚丙烯(PP)。優(yōu)選為ABS。
得到的電鑄芯模前體不能直接用于進(jìn)行電鑄，需要在表面形成導(dǎo)電層。可以利用化學(xué)鍍和/或電鍍的方法在電鑄芯模前體的表面形成金屬導(dǎo)電層。優(yōu)選情況下，可以先利用化學(xué)鍍方法在電鑄芯模前體的表面形成化學(xué)鍍層，然后利用電鍍方法在化學(xué)鍍層上再形成電鍍層，在這種情況下，既可以在電鑄芯模前體的表面形成完好的導(dǎo)電層，又可以保證電鑄芯模的表面狀況達(dá)到最終電鑄產(chǎn)品表面要求的狀況。電鍍層的厚度為3-15微米，優(yōu)選為5-10微米。
化學(xué)鍍層的金屬和電鍍層的金屬可以相同，也可以不同?；瘜W(xué)鍍層的金屬可以為現(xiàn)有的各種適于由化學(xué)鍍形成的金屬，優(yōu)選為鎳或銅。電鍍層的金屬可以為現(xiàn)有的各種適于由電鍍形成的金屬，優(yōu)選為鎳和/或銅。
按照本發(fā)明提供的電鑄方法，所述化學(xué)鍍或電鍍的方法可以在常規(guī)的用于化學(xué)鍍或電鍍的條件下進(jìn)行。
例如，化學(xué)鍍的方法包括將電鑄芯模前體與含有金屬鹽和還原劑的化學(xué)鍍液接觸。金屬鹽選自金屬的水溶性鹽酸鹽和硫酸鹽中的一種或幾種，優(yōu)選為氯化鎳、硫酸鎳、氯化銅和硫酸銅中的一種或幾種。還原劑選自次磷酸鹽、甲醛和硼氫化物中的一種或幾種，所述次磷酸鹽優(yōu)選為次磷酸鈉和/或次磷酸鉀?；瘜W(xué)鍍的反應(yīng)條件包括化學(xué)鍍溫度為40℃-90℃，優(yōu)選為40-80℃；化學(xué)鍍液pH值為4-12；化學(xué)鍍時(shí)間為0.05-0.5小時(shí)，優(yōu)選為0.1-0.2小時(shí)；化學(xué)鍍液中所述還原劑的濃度為0.2-1.0摩爾/升，金屬鹽的濃度為0.1-0.25摩爾/升。
其中，在進(jìn)行化學(xué)鍍之前可以對(duì)電鑄芯模前體需要化學(xué)鍍的表面進(jìn)行活化，活化的方法可以為現(xiàn)有的各種活化方法，例如可以使用膠體鈀活化法，在35-45℃下將電鑄芯模前體在LH8305A活化液(廣州國際化工公司出品)中處理4分鐘，然后用濃度為40-60克/升的硫酸溶液在35-45℃下處理100秒。
電鍍的方法包括將表面形成有化學(xué)鍍層的電鑄芯模前體浸在電鍍?nèi)芤褐凶鳛殛帢O，鍍層金屬的金屬板作為陽極，接通直流電源后，在化學(xué)鍍層上就會(huì)沉積出電鍍層。電鍍的條件包括電鍍的溫度為5-70℃，優(yōu)選為5-50℃；直流電的電流密度為0.5-10安/平方分米，優(yōu)選為1-6安/平方分米；電鍍的時(shí)間為0.05-0.3小時(shí)，優(yōu)選為0.1-0.2小時(shí)。
電鍍?nèi)芤嚎梢詾楹绣儗咏饘偎苄喳}的水溶液，如金屬鹽酸鹽的水溶液、金屬硫酸鹽的水溶液和金屬有機(jī)酸鹽的水溶液中的一種或幾種。鍍層金屬水溶性鹽優(yōu)選為氯化鎳、硫酸鎳、氯化銅、硫酸銅、有機(jī)酸鎳鹽和有機(jī)酸銅鹽。所述有機(jī)酸鹽優(yōu)選為氨基磺酸鹽。所述電鍍?nèi)芤褐薪饘冫}的濃度為20-400克/升，優(yōu)選為30-300克/升。
所述電鍍的過程可以進(jìn)行一次或多次，可以根據(jù)不同的需要來確定。例如，電鍍的過程包括焦銅電鍍、酸銅電鍍、半光鎳電鍍和光亮鎳電鍍。
可以在電鑄芯模前體的不需要形成導(dǎo)電層的表面涂抹絕緣油。絕緣油可以選用各種可以商購得到的塑料電鍍絕緣油，如深圳市龍崗區(qū)世勤化工經(jīng)營部、公?？萍加邢薰?、愛華思(中國)發(fā)展有限公司提供的塑料電鍍絕緣油。絕緣油的涂抹量沒有特別的限定，只要能夠達(dá)到在涂抹的表面不形成導(dǎo)電層的目的即可。
在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層之后，還可以對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行鈍化，以方便電鑄后的脫模過程，即容易將電鑄產(chǎn)品從電鑄芯模上脫離。鈍化的方法為將電鑄芯模在10-40℃下浸漬在含六價(jià)鉻離子的水溶液如鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中。其中，鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中的鉻酸酐或重鉻酸鹽的濃度為2-60克/升，優(yōu)選為5-50克/升。浸漬的時(shí)間1-120秒鐘，優(yōu)選為5-100秒。
鈍化之后，還可以在室溫下將電鑄芯模在1-5％硫酸水溶液中浸漬3-30秒，以消除工件表面可能形成的氧化物膜。
按照本發(fā)明提供的電鑄方法，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄，然后脫模得到電鑄產(chǎn)品的過程可以與常規(guī)的電鑄方法相同。
例如，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄的過程包括將電鑄芯模放入電鑄溶液中作為陰極，電鑄金屬的金屬板放入電鑄溶液中作為陽極，接通直流電源即可。陰極和陽極的面積比為1∶(0.5-5)，優(yōu)選為1∶(1-2)。
電鑄溶液為含有電鑄金屬的水溶性鹽的水溶液，電鑄金屬的水溶性鹽可以選自金屬鹽酸鹽、金屬硫酸鹽和金屬有機(jī)酸鹽中的一種或幾種。所述電鑄金屬的水溶性鹽優(yōu)選為氯化鎳、硫酸鎳、有機(jī)酸鎳鹽、氯化銅、硫酸銅、有機(jī)酸銅鹽、氯化鐵、硫酸鐵、有機(jī)酸鐵鹽、氯化鉻、硫酸鉻、有機(jī)酸鉻鹽、氯化錫、硫酸錫、有機(jī)酸錫鹽、氯化鋅、硫酸鋅、有機(jī)酸鋅鹽、亞硫酸金、氰化金鉀、氰化銀和氰化銀鉀中的一種或幾種。所述有機(jī)酸鹽優(yōu)選為氨基磺酸鹽。在電鑄溶液中，電鑄金屬的水溶性鹽的濃度為100-800克/升，優(yōu)選為200-650克/升。
電鑄溶液中還可以含有其它助劑，例如酸和/或潤濕劑。酸可以選自硼酸、氨基磺酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種。潤濕劑可以為現(xiàn)有的各種鍍鎳潤濕劑，如潤濕劑WT(吉和昌化工公司出品)或十二烷基硫酸鈉。所述酸優(yōu)選為硼酸，硼酸的濃度為10-50克/升，優(yōu)選為20-40克/升；其它酸的用量使電鑄溶液的pH值達(dá)到所需的范圍內(nèi)即可。潤濕劑的濃度為0.5-10毫升/升，優(yōu)選為1-5毫升/升。
電鑄的條件包括電鑄溶液的pH值為3-5，優(yōu)選為3.5-4.5；電鑄溫度為30-80℃，優(yōu)選為40-70℃；電流密度為1-75安/平方分米，優(yōu)選為3-50安/平方分米；電鑄時(shí)間為0.5-12小時(shí)，優(yōu)選為1-8小時(shí)。
在電鑄芯模的表面形成電鑄金屬層之后，還可以對(duì)電鑄金屬層進(jìn)行鈍化，以免電鑄金屬表面形成水漬或變色。鈍化的方法為將表面形成有電鑄金屬層的電鑄芯模在10-40℃下浸漬在鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中。其中，鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中的鉻酸酐或重鉻酸鹽的濃度為2-60克/升，優(yōu)選為5-50克/升。浸漬的時(shí)間1-50秒鐘，優(yōu)選為3-30秒。
脫模的過程可以利用熱脹冷縮的原理，例如，表面形成有電鑄金屬層的電鑄芯模在70-110℃下加熱2-50秒，然后在0-30℃下冷卻2-50秒，電鑄金屬層從電鑄芯模上松動(dòng)。優(yōu)選情況下，表面形成有電鑄金屬層的電鑄芯模在80-100℃的熱水中浸泡5-30秒，然后在5-30℃的涼水中浸泡冷卻5-30秒，即可完成脫模過程。
脫模之后，可以對(duì)電鑄金屬層進(jìn)行修整，以使電鑄產(chǎn)品的外觀更好。修整的方法可以采用本領(lǐng)域公知的方法，例如修剪、剪切模具沖剪或修磨。
在上述步驟中，化學(xué)鍍、電鍍、鈍化和電鑄完成后，可以用水進(jìn)行清洗，對(duì)水的用量沒有特別的限定，只要清洗掉表面的污物即可。用水清洗后，還可以進(jìn)行干燥，可以采用常規(guī)的干燥方法，例如鼓風(fēng)干燥、自然風(fēng)干或在40-100℃下烘干。
下面通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的電鑄方法。
(1)制備電鑄芯模在注塑機(jī)上將ABS加熱熔化，將熔融態(tài)的ABS注入到模具中，然后冷卻至室溫，即可得到如圖2所示的電鑄芯模前體1(為了方便電鍍時(shí)裝掛，電鑄芯模前體1帶有邊框11和連線12)。將電鑄芯模前體1從模具中取出，如圖3所示，在邊框11、連線12以及電鑄芯模前體1的背面13涂抹絕緣油。
在40℃下，電鑄芯模前體在LH8305A(廣州國際化工公司出品)中活化4分鐘，然后用50克/升的硫酸溶液解膠100秒鐘。
電鑄芯模前體在化學(xué)鍍液中(0.5摩爾/升次磷酸鈉，0.2摩爾/升氯化鎳，pH值為8.5)在40℃下進(jìn)行10分鐘化學(xué)鍍。用水將化學(xué)鍍層的表面清洗干凈。
將電鑄芯模前體作為陰極浸入到焦銅電鍍?nèi)芤?70克/升Cu2P2O7，250克/升K4P2O7，pH為8.8)，以銅金屬板作為陽極。接通直流電源，電流密度3安/平方分米，在40℃下電鍍3分鐘。然后在90克/升的硫酸溶液中浸泡5秒鐘。
將電鑄芯模前體作為陰極浸入到酸銅電鍍?nèi)芤?200克/升CuSO4，60克/升H2SO4)，以銅金屬板作為陽極。接通直流電源，電流密度5安/平方分米，在25℃下電鍍6分鐘。然后在90克/升的硫酸溶液中浸泡5秒鐘。
將電鑄芯模前體作為陰極浸入到半光鎳電鍍?nèi)芤?300克/升NiSO4，60克/升NiCl2，50克/升H3BO3，pH為4.5)，以鎳金屬板作為陽極。接通直流電源，電流密度5安/平方分米，在50℃下電鍍5分鐘。
用水將電鍍層的表面清洗干凈并在80℃下烘干。
在25℃下，將表面形成有化學(xué)鍍層和電鍍層的電鑄芯模前體在10克/升的鉻酸酐水溶液中浸漬10秒鐘，然后用水清洗干凈并在80℃下烘干，得到電鑄芯模。
(2)電鑄將步驟(1)制得的電鑄芯模在2％硫酸水溶液中浸漬10秒鐘，然后用水清洗干凈。
將電鑄芯模放入電鑄溶液(氨基磺酸鎳500克/升，氯化鎳5克/升，硼酸40克/升，濕潤劑WT(深圳吉和昌公司)1.5毫升/升，pH值為4)中作為陰極，以鎳金屬板作為陽極，陰極與陽極的面積比為1.5。接通直流電源，電流密度20安/平方分米，在50℃下電鑄2小時(shí)。用水將電鑄層的表面清洗干凈并在80℃下烘干。
在25℃下，將表面形成有化學(xué)鍍層和電鍍層的電鑄芯模前體在20克/升的鉻酸酐水溶液中浸漬15秒鐘，然后用水清洗干凈并在80℃下烘干，得到表面形成有電鑄層的電鑄芯模。
(3)脫模將表面形成有電鑄層的電鑄芯模在95℃的水中浸泡15秒，然后再在20℃的水中浸泡10秒，使電鑄層從電鑄芯模上松動(dòng)，并用修剪的方式修整，得到圖1的電鑄產(chǎn)品2。
如圖2所示，電鑄芯模前體1的“W”為凸起，即電鑄芯模的“W”為凸起，則得到的電鑄產(chǎn)品2的“W”為凹陷。
權(quán)利要求
1.一種電鑄方法，該方法包括制備電鑄芯模，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄以在電鑄芯模表面形成電鑄金屬層，然后脫模，其特征在于，制備電鑄芯模的過程包括將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，所述塑料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，利用化學(xué)鍍的方法在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層的過程包括先利用化學(xué)鍍方法在電鑄芯模前體的表面形成化學(xué)鍍層，然后利用電鍍方法在化學(xué)鍍層上再形成電鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電鑄方法，其中，化學(xué)鍍的方法包括將電鑄芯模前體與含有金屬鹽和還原劑的化學(xué)鍍液接觸；接觸的條件包括接觸溫度為40℃-90℃，化學(xué)鍍液pH值為4-12，接觸時(shí)間為0.05-0.5小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電鑄方法，其中，金屬鹽選自金屬的水溶性鹽酸鹽和硫酸鹽中的一種或幾種，還原劑選自次磷酸鹽、甲醛和硼氫化物中的一種或幾種，化學(xué)鍍液中所述還原劑的濃度為0.2-1.0摩爾/升，金屬鹽的濃度為0.1-0.25摩爾/升。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電鑄方法，其中，所述金屬鹽為氯化鎳、硫酸鎳、氯化銅和硫酸銅中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電鑄方法，其中，電鍍的方法包括將表面形成有化學(xué)鍍層的電鑄芯模前體浸在電鍍?nèi)芤褐凶鳛殛帢O，鍍層金屬的金屬板浸在電鍍?nèi)芤褐凶鳛殛枠O，接通直流電源；電鍍的條件包括電鍍的溫度為5-70℃，直流電的電流密度為0.5-10安/平方分米，電鍍的時(shí)間為0.05-0.3小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電鑄方法，其中，電鍍?nèi)芤簽楹绣儗咏饘偎苄喳}的水溶液，鍍層金屬水溶性鹽選自金屬鹽酸鹽、金屬硫酸鹽和金屬有機(jī)酸鹽中的一種或幾種，電鍍?nèi)芤褐绣儗咏饘偎苄喳}的濃度為20-400克/升。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電鑄方法，其中，所述鍍層金屬水溶性鹽為氯化鎳、硫酸鎳、氯化銅、硫酸銅、有機(jī)酸鎳鹽和有機(jī)酸銅鹽中的一種或幾種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層之后，該方法還包括將電鑄芯模在10-40℃下在濃度為2-60克/升的鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中浸漬1-120秒鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄的過程包括將電鑄芯模放入電鑄溶液中作為陰極，電鑄金屬的金屬板放入電鑄溶液中作為陽極，接通直流電源；電鑄的條件包括電鑄溶液的pH值為3-5，電鑄溫度為30-80℃，電流密度為1-75安/平方分米，電鑄時(shí)間為0.5-12小時(shí)，陰極和陽極的面積比為1∶(0.5-5)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電鑄方法，其中，電鑄溶液含有電鑄金屬的水溶性鹽、酸和潤濕劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電鑄方法，其中，電鑄金屬的水溶性鹽選自金屬鹽酸鹽、金屬硫酸鹽和金屬有機(jī)酸鹽中的一種或幾種，在電鑄溶液中，電鑄金屬的水溶性鹽的濃度為100-800克/升；酸選自硼酸、氨基磺酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種，酸的濃度為10-50克/升；潤濕劑為潤濕劑WT和/或十二烷基硫酸鈉，潤濕劑的濃度為0.5-10毫升/升。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電鑄方法，其中，所述電鑄金屬的水溶性鹽為氯化鎳、硫酸鎳、有機(jī)酸鎳鹽、氯化銅、硫酸銅、有機(jī)酸銅鹽、氯化鐵、硫酸鐵、有機(jī)酸鐵鹽、氯化鉻、硫酸鉻、有機(jī)酸鉻鹽、氯化錫、硫酸錫、有機(jī)酸錫鹽、氯化鋅、硫酸鋅、有機(jī)酸鋅鹽、亞硫酸金、氰化金鉀、氰化銀和氰化銀鉀中的一種或幾種。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，在電鑄芯模表面形成電鑄金屬層之后，該方法還包括將表面形成有電鑄金屬層的電鑄芯模在10-40℃下在濃度為2-60克/升的鉻酸酐或重鉻酸鹽水溶液中浸漬1-50秒鐘。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鑄方法，其中，脫模的過程包括將表面形成有電鑄金屬層的電鑄芯模在70-110℃下加熱2-50秒，然后在0-30℃下冷卻2-50秒。
全文摘要
一種電鑄方法包括制備電鑄芯模，在電鑄芯模上進(jìn)行電鑄以在電鑄芯模表面形成電鑄金屬層，然后脫模，其中，制備電鑄芯模的過程包括將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層。按照本發(fā)明提供的電鑄方法，通過將塑料注塑得到電鑄芯模前體，然后在電鑄芯模前體的表面形成導(dǎo)電層而制得電鑄芯模，這樣制得的電鑄芯模的精度高而且電鑄芯模的制作速度快，因此本發(fā)明提供的電鑄方法能夠得到一致性好的電鑄產(chǎn)品且適于大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C18/20GK101092720SQ20061008676
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者宮清, 陳梁, 李愛華, 劉龍華, 彭波 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司