專利名稱：粒子流沖刷電鑄工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特種加工技術，尤其涉及精密電鑄工藝及方法。
背景技術：
電鑄(Electroforming，EF)利用電沉積方法在作為陰極的原型上進行金屬材料的沉積，進而加工或復制出符合一定形狀和性能要求的精密零件，是電化學沉積技術的重要組成部分。1838年俄國科學家首先采用電沉積方法制備金屬銅的電鑄層。因電鑄技術具有高復制精度和工藝簡易性等優點，在之后一百多年的發展歷程中，電鑄技術得到了迅速的發展和廣泛的應用。在電鑄技術發展應用的開始階段，電鑄技術主要用在制作浮雕工藝品和塑像方面；到1940年之后，電鑄技術逐漸步入工業領域；到1980年之后，電鑄技術成為一種高精密制造技術并受到高度重視，已被普遍地應用于電子、汽車和航空宇航等技術領域。一些異形結構的產品和難以用機械方法加工制作的零件，采用電鑄技術可以很好地復制出來。電鑄技術在留聲機唱片、印刷用板的制備方面發揮著舉足輕重的作用。電鑄技術加工制作的產品還有精密模具、汽車內飾件、波導管、剃須刀網罩、火箭發動機冷卻室、微型傳感器、鋁太陽能集熱板、光學、生物醫學、儀器儀表等領域中的高精密度的微小零件等。電鑄零件的內表面質量由芯模的表面質量來保證，但是電鑄零件的外表面由于析氫和雜散吸附的影響，易出現麻點、針孔、積瘤、應力等缺陷，進而使得電鑄層的物理、機械性能下降，甚至變形、開裂。如果氫氣泡長期滯留在陰極表面某處，會阻礙金屬的沉積，形成凹坑、針孔和麻點等缺陷。在電鑄金屬鎳的過程中，在鎳離子還原的同時，氫離子也在芯模表面放電還原成氫原子吸附于陰極表面，當達到一定程度時，氫原子聚集成氫氣泡，有的進入溶液，有的會滯留在陰極表面。如果氫氣泡長期滯留在陰極表面某處，會阻礙金屬的沉積，形成凹坑、針孔和麻點等缺陷。氫的陰極析出是電鑄過程主要的副反應，它還會降低金屬電沉積的電流效率，有時甚至使某些金屬的電沉積過程無法進行。在陰極上電流密度較大的地方，如邊角和四周，電流效率特別低，析氫嚴重，氫離子的消耗伴隨著氫氧根離子相應增加，從而引起金屬氧化物和氫氧化物在陰極表面與金屬離子的共沉積，造成疏松多孔的沉積層，即出現所謂“燒焦”現象，嚴重影響電鑄零件的成形和性能，甚至無法得到完整的零件。中國發明專利申請號200410065123. X公開了《陰極運動摩擦法精密電鑄成形工藝及裝置》，提出了一種旨在提高電鑄層質量的工藝及裝置，其工藝在于將電鑄芯模埋在堆滿硬粒子的電鑄槽中，并以適當的方式(如旋轉、平動等)運動。它的實現方式是依靠硬粒子在芯模的帶動下不停運動，摩擦、沖擊芯模表面，迅速、有效徹底地去除吸附氣泡和沉積表面的積瘤，減薄甚至消除擴散層，擾動結晶過程，達到提高電鑄速度，改善電鑄層質量的目的。但是該專利在實施過程中，需要對芯模實現如旋轉、平動等運動，從而和硬粒子之間產生摩擦力。當所獲取的電鑄層具有較大尺寸結構的情況下，使得芯模結構大、質量大， 為實現其如旋轉、平動等運動，亦需要較大的能量。本發明旨在提高加工電鑄層的加工質量，并大大簡化加工裝置的復雜性，減少加工過程中的能耗。

發明內容
本發明的目的在于提供一種粒子流沖刷電鑄工藝及裝置，以提高電鑄層的加工質量和加工速度，利用本發明所制備的電鑄層無針孔麻點等缺陷、機械綜合性能好。為實現上述目的，本發明公開了一種粒子流沖刷電鑄工藝，其包括電鑄芯模置于內筒中，內筒的外部設置有陽極，在電鑄過程中，大量的硬粒子和電鑄液從芯模的前方沖向芯模，并由內筒下方的出口流出；硬粒子和電鑄液所構成的粒子流對電鑄層具有一定的沖擊力，其進入內筒的入口流量等于流出內筒的出口流量，保證內筒中充滿硬粒子和電鑄液所構成的粒子流，并更新電鑄液。本發明公開了一種實現上述粒子流沖刷電鑄工藝的裝置，其包括硬粒子、電鑄槽、 內筒、儲液槽、泵、噴頭、陽極和芯模，芯模置于所述內筒中，所述內筒的外部和電鑄槽的內部設置有所述陽極，所述內筒的上部設置有噴頭，所述內筒的下部開有出口，泵把電鑄液和硬粒子從所述儲液槽中吸出并輸送到所述噴頭內。優選地，所述儲液槽中還設置有加熱器用于維持電鑄液處于恒溫狀態。優選地，所述芯模上的電鑄層方向朝上，所述噴頭位于所述芯模的上方，其噴射方向朝向所述芯模。和傳統技術相比，本發明的有益效果是陰極靜置于內筒中，所述硬粒子在電鑄液的帶動下沖刷到電鑄層的表面。硬粒子不斷撞擊和磨擦鑄層的表面，有效地去除電鑄層表面的氣泡并對鑄層實現機械磨削，提高電鑄層的表面光潔度和綜合機械強度。因此利用本發明所公開的粒子流沖刷電鑄工藝及裝置，能以高效節能的方式制備出優良的電鑄層。所述芯模在電鑄過程中不需要運動，從而使加工設備得以大大簡化、能耗降低。所述電鑄液和硬粒子從所述內筒的上方進入，并從下方的出口流出，使電鑄液能夠獲得高效的更新，并提高電鑄層的質量。通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明的實施例。


圖1為本發明粒子流沖刷電鑄工藝及裝置一個具體實施例中的結構示意圖。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，本發明提供了一種粒子流沖刷電鑄工藝及裝置，用于制備無針孔麻點等缺陷、機械綜合性能好的電鑄層，并且工藝性好，設備簡單，能耗低。電鑄過程的裝置如圖1所示。所述芯模3的材質為0Crl8Ni9，放在滌綸布制作的封閉的內筒2中，所述電鑄槽1的內部和所述內筒2的外部放置有作為陽極的Ni球8。所述儲液槽9中的電鑄液通過泵6進行循環供液，以保持的電鑄液的不斷更新。所述芯模3 的上部設置有所述噴頭7，粒子流通過所述噴頭7噴射到所述芯模3的上表面。以下是電鑄液的配方和工藝參數
權利要求
1.一種粒子流沖刷電鑄工藝，其特征在于電鑄芯模置于內筒中，內筒的外部設置有陽極，在電鑄過程中，大量的硬粒子和電鑄液從芯模的前方沖向芯模，并由內筒下方的出口流出；硬粒子和電鑄液所構成的粒子流對電鑄層具有一定的沖擊力，其進入內筒的入口流量等于流出內筒的出口流量，保證內筒中充滿硬粒子和電鑄液所構成的粒子流，并更新電鑄液。
2.一種實現上述粒子流沖刷電鑄工藝的裝置，其特征在于組成如下硬粒子、電鑄槽、 內筒、儲液槽、泵、噴頭、陽極和芯模，芯模置于所述內筒中，所述內筒的外部和電鑄槽的內部設置有所述陽極，所述內筒的上部設置有噴頭，所述內筒的下部開有出口，泵把電鑄液和硬粒子從所述儲液槽中吸出并輸送到所述噴頭內。
3.根據權利要求2所述的粒子流沖刷電鑄工藝的裝置，其特征在于所述儲液槽中還設置有加熱器用于維持電鑄液處于恒溫狀態。
4.根據權利要求2所述的粒子流沖刷電鑄工藝的裝置，其特征在于所述芯模上的電鑄層方向朝上，所述噴頭位于所述芯模的上方，其噴射方向朝向所述芯模。
全文摘要
本發明涉及一種特種加工技術，尤其涉及精密電鑄工藝及方法。一種粒子流沖刷電鑄工藝，其包括電鑄芯模置于內筒中，內筒的外部設置有陽極，在電鑄過程中，大量的硬粒子和電鑄液從芯模的前方沖向芯模，并由內筒下方的出口流出；硬粒子和電鑄液所構成的粒子流對電鑄層具有一定的沖擊力，其進入內筒的入口流量等于流出內筒的出口流量，保證內筒中充滿硬粒子和電鑄液所構成的粒子流，并更新電鑄液。本發明的有益效果是陰極靜置于內筒中，所述硬粒子在電鑄液的帶動下沖刷到電鑄層的表面。硬粒子不斷撞擊和磨擦鑄層的表面，有效地去除電鑄層表面的氣泡并對鑄層實現機械磨削，提高電鑄層的表面光潔度和綜合機械強度。
文檔編號C25D1/00GK102409370SQ20111041070
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月3日 優先權日2011年12月3日
發明者戴乃昌 申請人:浙江工貿職業技術學院