電鑄加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陰極沉積的原理獲得制件的特種加工方法,用導(dǎo)電的原模作陰極,用于電鑄的金屬作陽(yáng)極,金屬鹽溶液作電鑄溶液,即陽(yáng)極金屬材料與金屬鹽溶液中的金屬離子的種類相同。
?
在直流電源的作用下,電鑄溶液中的金屬離子在陰極還原成金屬,沉積于原模表面,而陽(yáng)極金屬則源源不斷地變成離子溶解到電鑄液中進(jìn)行補(bǔ)充,使溶液中金屬離子的濃度保持不變。
當(dāng)陰極原模電鑄層逐漸加厚達(dá)到要求的厚度時(shí),與原模分離,即獲得與原模型面相反的電鑄制件。
那么,電鑄加工需要的設(shè)備是什么?
(1)整流電源
電鑄電源是電鑄工藝中最主要的設(shè)備之一,是為電鑄過(guò)程提供工作能量的能源設(shè)備。
選擇電鑄電源時(shí),要注意以下幾點(diǎn)。
①電壓選擇。在電鑄過(guò)程中,電源的直流輸出額定電壓一般應(yīng)不小于電鑄槽最高工作電壓的1.1倍。如果電沉積過(guò)程中需要沖擊電流時(shí),整流電源的電壓值應(yīng)該能滿足要求。可供選擇的直流電源的電壓值有以下系列:6V、9V、12V、15V、18V、24V、36V等。用戶還可以根據(jù)自己的需要來(lái)設(shè)定電源的最大電壓值。
②電流選擇。電鑄的直流額定電流應(yīng)該不小于根據(jù)所加工產(chǎn)品尺寸計(jì)算出來(lái)的電流值,并且要加上當(dāng)需要沖擊電流時(shí)的過(guò)載能力。
③電源波型。直流整流電源根據(jù)供電和整流方式的不同而有幾種電源波型:?jiǎn)蜗喟氩ā蜗嗳ā蜗鄻蚴健⑷喟氩ā⑷嗳ā㈦p反星形帶平衡電抗器。還有周期換向電流、脈沖間歇電流等。
現(xiàn)在常用的電源為可控硅整流電源,其輸出電流根據(jù)不同的規(guī)格可以有5A、10A、50A、100A直至20000A等好多種選擇。對(duì)于對(duì)電流的波型有特別要求的電鑄過(guò)程,可以選用脈沖電源或周期換向電源,以獲得更為細(xì)致的金屬結(jié)晶和表面質(zhì)量。
對(duì)于要求純正直流的電鑄過(guò)程,可以選用開(kāi)關(guān)電源等更為高級(jí)的供電方式,在需要自動(dòng)控制的場(chǎng)合,則可以加入電腦自動(dòng)控制系統(tǒng),使電鑄過(guò)程獲得穩(wěn)定的電流供應(yīng)而不出現(xiàn)較大的波動(dòng)。
電鑄過(guò)程中對(duì)電流的監(jiān)控實(shí)際上是對(duì)電流密度的監(jiān)控,因此選擇電源功率的依據(jù)是根據(jù)所需要加工的電鑄制品的表面積。通常以所能加工的最大表面積和最大的電流密度的積為選取電源功率的依據(jù),并且還要加上10%~l5%的裕度。
(2)電鑄槽
電鑄用的槽體因所加工的制品不同而有所不同。和電鍍槽一樣屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。槽體所用的材料要能防止電鑄液的腐蝕和溫度等變化的影響。
由于電鑄所用的鍍液有不少是高溫型,因此,電鑄用鍍槽宜于用鋼材襯軟PVC,也可以采用增強(qiáng)的硬PVC制作鍍槽。
電鑄槽的大小視所加工的電鑄制件的大小而定。如果是體積較小的電鑄制品,還要考慮單個(gè)電鑄槽的承載量或者說(shuō)根據(jù)所需要加工電鑄制品的產(chǎn)量,來(lái)確定所需要的設(shè)備。
需要注意的是這種根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要計(jì)算出的鍍槽的容量并不包括日后發(fā)展時(shí)對(duì)電鑄設(shè)備的需要,因此,一般都要對(duì)鍍槽的容量適當(dāng)放大,以留有產(chǎn)能的裕量。因此,電鑄槽的容量可以從幾十升至幾千升不等。同時(shí),盡管傳統(tǒng)的電鑄槽的形狀與電鍍槽大同小異,現(xiàn)在電鑄槽的形狀有很多,已經(jīng)與電鍍用鍍槽的形狀有所不同。
因?yàn)閷?duì)于不同的電鑄加工,要根據(jù)所加工的制品的形狀、大小和具體的要求專門設(shè)計(jì)鍍槽和輔助裝置。比如連續(xù)鍍所用的帶滾輪的鍍槽,光盤電鑄所需要的旋盤電極等。有些槽體也會(huì)因?yàn)殍T制品的形狀特殊而要采用特制的鍍槽。
對(duì)于電鑄液量不大而又可以另外設(shè)置循環(huán)過(guò)濾槽的電鑄槽,可以采用陶瓷槽體。對(duì)于不需要加溫的常溫型電鑄或加溫不超過(guò)60℃的鍍液,可以采用普通PVC鍍槽或玻璃鋼鍍槽。
有些產(chǎn)品生產(chǎn)型電鑄,例如鎳質(zhì)剃須刀網(wǎng)罩、波導(dǎo)管等大批量生產(chǎn)的制品,可以采用電鑄自動(dòng)線生產(chǎn)。由自動(dòng)或半自動(dòng)控制系統(tǒng)按設(shè)定的流程程序進(jìn)行操作,可以提高生產(chǎn)效率和適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)。
對(duì)于近年出現(xiàn)的微電鑄加工,則可以在更為小型的鍍槽內(nèi)進(jìn)行,并且這種電鑄槽對(duì)所有工藝參數(shù)都盡可能采用自動(dòng)控制系統(tǒng)加以控制,以保證過(guò)程的高度重現(xiàn)性。
(3)電鑄用陽(yáng)極
電鑄的陽(yáng)極通常都要求是可溶性陽(yáng)極,并且對(duì)純度也有一定的要求。根據(jù)電鑄制品的精度和硬度等不同的要求,對(duì)陽(yáng)極的要求也不一樣。普通電鑄可以采用99.9%的陽(yáng)極,但是對(duì)于鍍層純度有較高要求的電鑄,則要采用99.99%的陽(yáng)極,以保證鍍層的柔軟性和鍍液的純凈。
對(duì)于電鑄而言,由于陰極的工作電流密度高,工作時(shí)間長(zhǎng),因此,要求陽(yáng)極與陰極的面積比要比電鍍的大一些。陽(yáng)極的面積至少要是陰極面積的2倍以上。
同時(shí),一定要配置陽(yáng)極籃,這樣可以保證在可溶性陽(yáng)極不足時(shí),陽(yáng)極仍然可以起導(dǎo)電作用,緩沖由于陽(yáng)極消耗過(guò)大時(shí),可溶性陽(yáng)極面積減小引起的電流密度和槽電壓的變化過(guò)大。
無(wú)論是采用陽(yáng)極籃或陽(yáng)極都要加上陽(yáng)極套,以防止陽(yáng)極泥落入鍍液內(nèi)而使沉積層表面出現(xiàn)刺瘤等質(zhì)量問(wèn)題。
對(duì)于陽(yáng)極有較高要求的電鑄,可以在鍍槽中設(shè)置專門的陽(yáng)極室,以隔膜與陰極區(qū)隔開(kāi),以免陽(yáng)極泥等影響電鑄過(guò)程。