模具制造技术-电镀化学镀、纹理加工

1、第八章第八章 模具表面电镀加工模具表面电镀加工 电镀概念：电镀概念：利用电化学的方法使金属或合利用电化学的方法使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀。结合力良好的金属层的过程叫电镀。 原理：原理： 电镀基本工艺过程电镀基本工艺过程电镀工艺过程一般包括1、镀前预处理2、施镀3、镀后处理镀前预处理 主要目的：得到干净新鲜的金属表面，为施镀过程作准备。其步骤如下：1）细化粗糙度：对零件磨光、抛光等；2）去油脱脂，可采用溶剂溶解以及化学、电化学等方法去除工件表面的油污、脏物；每经过一次脱脂后，都需用热水清洗和流动的冷水进行冲洗；

2、3）除锈，用机械、酸洗以及电化学方法去除工件表面的锈迹；4）活化处理，电镀之前一般需将工件放入弱酸中浸蚀一定时间，以消除工件表面生成的轻微氧化膜，暴露出金属的结晶结构，提高镀层与基体金属的结合力。施镀过程中的工艺因素主要有施镀过程中的工艺因素主要有: : 电流密度、镀液温度、搅拌和电流密度、镀液温度、搅拌和电流波形等参数电流波形等参数 电流密度 任何电镀液都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。电流密度过低时，阴极极化作用小，镀层结晶粗化，甚至没有镀层。随电流密度的增加，阴极极化作用随着增加，镀层晶粒越来越细。当电流密度过高，超过极限电流密度时，镀层质量开始恶化，出现疏松的海绵状镀层。电流密

3、度的上限和下限是由电镀液的特性、浓度、温度和搅拌等因素决定的。一般情况下，主盐浓度增大，镀液温度升高，以及有搅拌的情况下，允许采用较大的电流密度。 镀液温度 温度的升高使放电离子活化，降低电化学极化，导致结晶粗化。某些情况下，镀液温度升高，稳定性下降，水解或氧化反应容易进行。但另一方面，温度升高能增加盐类的溶解度，从而增加导电和分散能力，降低浓差极化。 搅拌 搅拌可促使镀液对流，减薄界面扩散层厚度而使传质步骤得到加快，对降低浓差极化和提高极限电流有显著效果。搅拌还可增强整平剂的效果。 电流波形 电流波形是通过阴极电位和电流密度的变化来影响阴极沉积过程的，进而影响镀层的组织结构，甚至成分，使镀层

4、性能和外观发生变化。应用表明，三相全波整流和稳压直流相当，对镀层组织影响甚微，其他波形则影响较大。如单相半波会使镀层产生无光泽的黑灰色；单相全波会使焦磷酸盐镀铜及铜锡合金镀层光亮。 镀后处理 包括钝化处理和除氢处理。所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理，在镀层上形成一层坚实致密的、稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高，并能增加表面光泽和抗污染能力。除氢是指有些金属如锌，在电沉积过程中，会析出一部分氢。这部分氢渗入镀层中，使镀件产生氢脆，会造成镀件断裂。为了消除氢脆，通常在电镀之后，可使镀件处在一定温度下热处理数小时，称为除氢处理。电镀的两个重要概念电镀的两个重要概念 镀

5、液的分散能力：镀液的分散能力：能使镀层金属在工件凸能使镀层金属在工件凸凹不平的表面上均匀沉积的能力，叫做镀凹不平的表面上均匀沉积的能力，叫做镀液的分散能力。换名话说，分散能力是指液的分散能力。换名话说，分散能力是指溶液所具有的使镀件表面镀层厚度均匀分溶液所具有的使镀件表面镀层厚度均匀分布的能力，也叫均镀能力。布的能力，也叫均镀能力。镀液的覆盖能力：镀液的覆盖能力：使镀件深凹处镀上镀层使镀件深凹处镀上镀层的能力叫覆盖能力，或叫深镀能力，是用的能力叫覆盖能力，或叫深镀能力，是用来说明电镀溶液使镀层在工件表面完整分来说明电镀溶液使镀层在工件表面完整分布的一个概念。布的一个概念。 电镀铬 铬镀层是最重

6、要的防护装饰性镀层之一，具有很高的硬度和耐磨耐蚀性，且摩擦系数小，外观光泽；易含孔隙及微裂纹。镀铬液主要是含有少量硫酸的铬酐（CrO3）溶液，按使用要求，可分为防护装饰性镀铬和镀硬铬。其镀液组成及工艺条件见表6-4。 镀铬是模具制造常用手段之一。塑料模具型腔镀铬后，有利于塑料流动充满型腔，便于塑件脱模，且塑件表面光亮。镀铬还可用于修复模具。 镀铬液的配方及工艺条件镀铬液的配方及工艺条件溶液各组分的质量浓度/gL-1防护装饰性镀铬镀硬铬溶液各组分的质量浓度/gL-1防护装饰性镀铬镀硬铬铬 酐硫 酸氟 硅 酸2504002.54.02401.22.25操作条件温度/电流密度/Adm-2505515

7、3050601560 镀铬是模具制造常用手段之一。塑料模具型镀铬是模具制造常用手段之一。塑料模具型腔镀铬后，有利于塑料流动充满型腔，便于塑件腔镀铬后，有利于塑料流动充满型腔，便于塑件脱模，且塑件表面光亮。镀铬还可用于修复模具。脱模，且塑件表面光亮。镀铬还可用于修复模具。纹理加工技术表面蚀刻工艺 表面蚀刻工艺 微细加工领域的关键技术，用于微小尺寸和微细图案的精密加工，如精密模具的微小结构尺寸和零件表面的商标、图案花纹和文字等的蚀刻加工。蚀刻分为湿法蚀刻和干法蚀刻。湿法蚀刻在向下蚀除掩模下方材料的同时，也会发生侧面的无益蚀除，材料的蚀刻速度依赖于晶体的取向结构。干法蚀刻是在气体中利用反应性气体、等离子体等进行蚀刻加工的方法。蚀刻技术通常是与曝光技术配合使用的。 光化学蚀刻技术 原理 光化学蚀刻的加工原理是把所需要的图形、文字等按一定比例放大绘制成原图，并用照相方法精确地缩制到照相底片上，底片上的图案经过曝光、显影的光化学反应，复制到涂有感光胶的模腔表面上。经过坚膜固化等处理，