专利名称：一种电铸方法
技术领域：
本发明是关于一种电铸方法。
背景技术：
电铸是在电铸芯模上电镀一层厚度为数十微米至数百微米的金属沉积层，以复制出电铸芯模的形状，经过脱模和修整得到与电铸芯模对称的图形零件。电铸可应用于制造金属复制品、注塑模具和标牌，具有很高的复制精度。现有的电铸工艺使用各种材料，例如碳钢、铜合金、铝合金、不锈钢、低熔点合金、塑料、有机玻璃、蜡制剂和石膏，粗制一个模型，经手工或机械慢慢修整得到电铸芯模，然后在电铸芯模上电铸，再经脱模和修整得到电铸产品。这样得到的电铸芯模的精度得不到保证，每个电铸芯模之间都会有一些差别，因此得到的电铸产品的一致性不好，而且使用现有的电铸方法时电铸芯模的形成速度慢，不适合大批量生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有的电铸方法得到的电铸产品一致性不好且不适于大批量生产的缺点，提供一种能得到一致性好的电铸产品且适于大批量生产的电铸方法。
本发明提供的电铸方法包括制备电铸芯模，在电铸芯模上进行电铸以在电铸芯模表面形成电铸金属层，然后脱模，其中，制备电铸芯模的过程包括将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层。
按照本发明提供的电铸方法，通过将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层而制得电铸芯模，这样制得的电铸芯模的精度高而且电铸芯模的制作速度快，因此本发明提供的电铸方法能够得到一致性好的电铸产品且适于大批量生产。
图1为实施例1得到的电铸产品；图2为实施例1所用的电铸芯模的正面示意图；图3为实施例1所用的电铸芯模的背面示意图。
具体实施例方式
本发明提供的电铸方法包括制备电铸芯模，在电铸芯模上进行电铸以在电铸芯模表面形成电铸金属层，然后脱模，其中，制备电铸芯模的过程包括将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层。
根据本发明提供的电铸方法，将塑料注塑得到电铸芯模前体的方法可以采用常规的注塑成型方法，例如将塑料加热熔融，将熔融态的塑料注入到模具中，然后冷却即可得到电铸芯模前体。其中，加热的温度为塑料的熔点，冷却的温度为25-100℃。
塑料可以为各种适于注塑成型且可进行电镀或化学镀的塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙和聚丙烯(PP)。优选为ABS。
得到的电铸芯模前体不能直接用于进行电铸，需要在表面形成导电层。可以利用化学镀和/或电镀的方法在电铸芯模前体的表面形成金属导电层。优选情况下，可以先利用化学镀方法在电铸芯模前体的表面形成化学镀层，然后利用电镀方法在化学镀层上再形成电镀层，在这种情况下，既可以在电铸芯模前体的表面形成完好的导电层，又可以保证电铸芯模的表面状况达到最终电铸产品表面要求的状况。电镀层的厚度为3-15微米，优选为5-10微米。
化学镀层的金属和电镀层的金属可以相同，也可以不同。化学镀层的金属可以为现有的各种适于由化学镀形成的金属，优选为镍或铜。电镀层的金属可以为现有的各种适于由电镀形成的金属，优选为镍和/或铜。
按照本发明提供的电铸方法，所述化学镀或电镀的方法可以在常规的用于化学镀或电镀的条件下进行。
例如，化学镀的方法包括将电铸芯模前体与含有金属盐和还原剂的化学镀液接触。金属盐选自金属的水溶性盐酸盐和硫酸盐中的一种或几种，优选为氯化镍、硫酸镍、氯化铜和硫酸铜中的一种或几种。还原剂选自次磷酸盐、甲醛和硼氢化物中的一种或几种，所述次磷酸盐优选为次磷酸钠和/或次磷酸钾。化学镀的反应条件包括化学镀温度为40℃-90℃，优选为40-80℃；化学镀液pH值为4-12；化学镀时间为0.05-0.5小时，优选为0.1-0.2小时；化学镀液中所述还原剂的浓度为0.2-1.0摩尔/升，金属盐的浓度为0.1-0.25摩尔/升。
其中，在进行化学镀之前可以对电铸芯模前体需要化学镀的表面进行活化，活化的方法可以为现有的各种活化方法，例如可以使用胶体钯活化法，在35-45℃下将电铸芯模前体在LH8305A活化液(广州国际化工公司出品)中处理4分钟，然后用浓度为40-60克/升的硫酸溶液在35-45℃下处理100秒。
电镀的方法包括将表面形成有化学镀层的电铸芯模前体浸在电镀溶液中作为阴极，镀层金属的金属板作为阳极，接通直流电源后，在化学镀层上就会沉积出电镀层。电镀的条件包括电镀的温度为5-70℃，优选为5-50℃；直流电的电流密度为0.5-10安/平方分米，优选为1-6安/平方分米；电镀的时间为0.05-0.3小时，优选为0.1-0.2小时。
电镀溶液可以为含有镀层金属水溶性盐的水溶液，如金属盐酸盐的水溶液、金属硫酸盐的水溶液和金属有机酸盐的水溶液中的一种或几种。镀层金属水溶性盐优选为氯化镍、硫酸镍、氯化铜、硫酸铜、有机酸镍盐和有机酸铜盐。所述有机酸盐优选为氨基磺酸盐。所述电镀溶液中金属盐的浓度为20-400克/升，优选为30-300克/升。
所述电镀的过程可以进行一次或多次，可以根据不同的需要来确定。例如，电镀的过程包括焦铜电镀、酸铜电镀、半光镍电镀和光亮镍电镀。
可以在电铸芯模前体的不需要形成导电层的表面涂抹绝缘油。绝缘油可以选用各种可以商购得到的塑料电镀绝缘油，如深圳市龙岗区世勤化工经营部、公牛科技有限公司、爱华思(中国)发展有限公司提供的塑料电镀绝缘油。绝缘油的涂抹量没有特别的限定，只要能够达到在涂抹的表面不形成导电层的目的即可。
在电铸芯模前体的表面形成导电层之后，还可以对导电层进行钝化，以方便电铸后的脱模过程，即容易将电铸产品从电铸芯模上脱离。钝化的方法为将电铸芯模在10-40℃下浸渍在含六价铬离子的水溶液如铬酸酐或重铬酸盐水溶液中。其中，铬酸酐或重铬酸盐水溶液中的铬酸酐或重铬酸盐的浓度为2-60克/升，优选为5-50克/升。浸渍的时间1-120秒钟，优选为5-100秒。
钝化之后，还可以在室温下将电铸芯模在1-5％硫酸水溶液中浸渍3-30秒，以消除工件表面可能形成的氧化物膜。
按照本发明提供的电铸方法，在电铸芯模上进行电铸，然后脱模得到电铸产品的过程可以与常规的电铸方法相同。
例如，在电铸芯模上进行电铸的过程包括将电铸芯模放入电铸溶液中作为阴极，电铸金属的金属板放入电铸溶液中作为阳极，接通直流电源即可。阴极和阳极的面积比为1∶(0.5-5)，优选为1∶(1-2)。
电铸溶液为含有电铸金属的水溶性盐的水溶液，电铸金属的水溶性盐可以选自金属盐酸盐、金属硫酸盐和金属有机酸盐中的一种或几种。所述电铸金属的水溶性盐优选为氯化镍、硫酸镍、有机酸镍盐、氯化铜、硫酸铜、有机酸铜盐、氯化铁、硫酸铁、有机酸铁盐、氯化铬、硫酸铬、有机酸铬盐、氯化锡、硫酸锡、有机酸锡盐、氯化锌、硫酸锌、有机酸锌盐、亚硫酸金、氰化金钾、氰化银和氰化银钾中的一种或几种。所述有机酸盐优选为氨基磺酸盐。在电铸溶液中，电铸金属的水溶性盐的浓度为100-800克/升，优选为200-650克/升。
电铸溶液中还可以含有其它助剂，例如酸和/或润湿剂。酸可以选自硼酸、氨基磺酸、硫酸和盐酸中的一种或几种。润湿剂可以为现有的各种镀镍润湿剂，如润湿剂WT(吉和昌化工公司出品)或十二烷基硫酸钠。所述酸优选为硼酸，硼酸的浓度为10-50克/升，优选为20-40克/升；其它酸的用量使电铸溶液的pH值达到所需的范围内即可。润湿剂的浓度为0.5-10毫升/升，优选为1-5毫升/升。
电铸的条件包括电铸溶液的pH值为3-5，优选为3.5-4.5；电铸温度为30-80℃，优选为40-70℃；电流密度为1-75安/平方分米，优选为3-50安/平方分米；电铸时间为0.5-12小时，优选为1-8小时。
在电铸芯模的表面形成电铸金属层之后，还可以对电铸金属层进行钝化，以免电铸金属表面形成水渍或变色。钝化的方法为将表面形成有电铸金属层的电铸芯模在10-40℃下浸渍在铬酸酐或重铬酸盐水溶液中。其中，铬酸酐或重铬酸盐水溶液中的铬酸酐或重铬酸盐的浓度为2-60克/升，优选为5-50克/升。浸渍的时间1-50秒钟，优选为3-30秒。
脱模的过程可以利用热胀冷缩的原理，例如，表面形成有电铸金属层的电铸芯模在70-110℃下加热2-50秒，然后在0-30℃下冷却2-50秒，电铸金属层从电铸芯模上松动。优选情况下，表面形成有电铸金属层的电铸芯模在80-100℃的热水中浸泡5-30秒，然后在5-30℃的凉水中浸泡冷却5-30秒，即可完成脱模过程。
脱模之后，可以对电铸金属层进行修整，以使电铸产品的外观更好。修整的方法可以采用本领域公知的方法，例如修剪、剪切模具冲剪或修磨。
在上述步骤中，化学镀、电镀、钝化和电铸完成后，可以用水进行清洗，对水的用量没有特别的限定，只要清洗掉表面的污物即可。用水清洗后，还可以进行干燥，可以采用常规的干燥方法，例如鼓风干燥、自然风干或在40-100℃下烘干。
下面通过实施例来更详细地描述本发明。
实施例1该实施例用于说明本发明提供的电铸方法。
(1)制备电铸芯模在注塑机上将ABS加热熔化，将熔融态的ABS注入到模具中，然后冷却至室温，即可得到如图2所示的电铸芯模前体1(为了方便电镀时装挂，电铸芯模前体1带有边框11和连线12)。将电铸芯模前体1从模具中取出，如图3所示，在边框11、连线12以及电铸芯模前体1的背面13涂抹绝缘油。
在40℃下，电铸芯模前体在LH8305A(广州国际化工公司出品)中活化4分钟，然后用50克/升的硫酸溶液解胶100秒钟。
电铸芯模前体在化学镀液中(0.5摩尔/升次磷酸钠，0.2摩尔/升氯化镍，pH值为8.5)在40℃下进行10分钟化学镀。用水将化学镀层的表面清洗干净。
将电铸芯模前体作为阴极浸入到焦铜电镀溶液(70克/升Cu2P2O7，250克/升K4P2O7，pH为8.8)，以铜金属板作为阳极。接通直流电源，电流密度3安/平方分米，在40℃下电镀3分钟。然后在90克/升的硫酸溶液中浸泡5秒钟。
将电铸芯模前体作为阴极浸入到酸铜电镀溶液(200克/升CuSO4，60克/升H2SO4)，以铜金属板作为阳极。接通直流电源，电流密度5安/平方分米，在25℃下电镀6分钟。然后在90克/升的硫酸溶液中浸泡5秒钟。
将电铸芯模前体作为阴极浸入到半光镍电镀溶液(300克/升NiSO4，60克/升NiCl2，50克/升H3BO3，pH为4.5)，以镍金属板作为阳极。接通直流电源，电流密度5安/平方分米，在50℃下电镀5分钟。
用水将电镀层的表面清洗干净并在80℃下烘干。
在25℃下，将表面形成有化学镀层和电镀层的电铸芯模前体在10克/升的铬酸酐水溶液中浸渍10秒钟，然后用水清洗干净并在80℃下烘干，得到电铸芯模。
(2)电铸将步骤(1)制得的电铸芯模在2％硫酸水溶液中浸渍10秒钟，然后用水清洗干净。
将电铸芯模放入电铸溶液(氨基磺酸镍500克/升，氯化镍5克/升，硼酸40克/升，湿润剂WT(深圳吉和昌公司)1.5毫升/升，pH值为4)中作为阴极，以镍金属板作为阳极，阴极与阳极的面积比为1.5。接通直流电源，电流密度20安/平方分米，在50℃下电铸2小时。用水将电铸层的表面清洗干净并在80℃下烘干。
在25℃下，将表面形成有化学镀层和电镀层的电铸芯模前体在20克/升的铬酸酐水溶液中浸渍15秒钟，然后用水清洗干净并在80℃下烘干，得到表面形成有电铸层的电铸芯模。
(3)脱模将表面形成有电铸层的电铸芯模在95℃的水中浸泡15秒，然后再在20℃的水中浸泡10秒，使电铸层从电铸芯模上松动，并用修剪的方式修整，得到图1的电铸产品2。
如图2所示，电铸芯模前体1的“W”为凸起，即电铸芯模的“W”为凸起，则得到的电铸产品2的“W”为凹陷。
权利要求
1.一种电铸方法，该方法包括制备电铸芯模，在电铸芯模上进行电铸以在电铸芯模表面形成电铸金属层，然后脱模，其特征在于，制备电铸芯模的过程包括将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层。
2.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，所述塑料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，利用化学镀的方法在电铸芯模前体的表面形成导电层。
4.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，在电铸芯模前体的表面形成导电层的过程包括先利用化学镀方法在电铸芯模前体的表面形成化学镀层，然后利用电镀方法在化学镀层上再形成电镀层。
5.根据权利要求3或4所述的电铸方法，其中，化学镀的方法包括将电铸芯模前体与含有金属盐和还原剂的化学镀液接触；接触的条件包括接触温度为40℃-90℃，化学镀液pH值为4-12，接触时间为0.05-0.5小时。
6.根据权利要求5所述的电铸方法，其中，金属盐选自金属的水溶性盐酸盐和硫酸盐中的一种或几种，还原剂选自次磷酸盐、甲醛和硼氢化物中的一种或几种，化学镀液中所述还原剂的浓度为0.2-1.0摩尔/升，金属盐的浓度为0.1-0.25摩尔/升。
7.根据权利要求6所述的电铸方法，其中，所述金属盐为氯化镍、硫酸镍、氯化铜和硫酸铜中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的电铸方法，其中，电镀的方法包括将表面形成有化学镀层的电铸芯模前体浸在电镀溶液中作为阴极，镀层金属的金属板浸在电镀溶液中作为阳极，接通直流电源；电镀的条件包括电镀的温度为5-70℃，直流电的电流密度为0.5-10安/平方分米，电镀的时间为0.05-0.3小时。
9.根据权利要求8所述的电铸方法，其中，电镀溶液为含有镀层金属水溶性盐的水溶液，镀层金属水溶性盐选自金属盐酸盐、金属硫酸盐和金属有机酸盐中的一种或几种，电镀溶液中镀层金属水溶性盐的浓度为20-400克/升。
10.根据权利要求9所述的电铸方法，其中，所述镀层金属水溶性盐为氯化镍、硫酸镍、氯化铜、硫酸铜、有机酸镍盐和有机酸铜盐中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，在电铸芯模前体的表面形成导电层之后，该方法还包括将电铸芯模在10-40℃下在浓度为2-60克/升的铬酸酐或重铬酸盐水溶液中浸渍1-120秒钟。
12.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，在电铸芯模上进行电铸的过程包括将电铸芯模放入电铸溶液中作为阴极，电铸金属的金属板放入电铸溶液中作为阳极，接通直流电源；电铸的条件包括电铸溶液的pH值为3-5，电铸温度为30-80℃，电流密度为1-75安/平方分米，电铸时间为0.5-12小时，阴极和阳极的面积比为1∶(0.5-5)。
13.根据权利要求12所述的电铸方法，其中，电铸溶液含有电铸金属的水溶性盐、酸和润湿剂。
14.根据权利要求13所述的电铸方法，其中，电铸金属的水溶性盐选自金属盐酸盐、金属硫酸盐和金属有机酸盐中的一种或几种，在电铸溶液中，电铸金属的水溶性盐的浓度为100-800克/升；酸选自硼酸、氨基磺酸、硫酸和盐酸中的一种或几种，酸的浓度为10-50克/升；润湿剂为润湿剂WT和/或十二烷基硫酸钠，润湿剂的浓度为0.5-10毫升/升。
15.根据权利要求13或14所述的电铸方法，其中，所述电铸金属的水溶性盐为氯化镍、硫酸镍、有机酸镍盐、氯化铜、硫酸铜、有机酸铜盐、氯化铁、硫酸铁、有机酸铁盐、氯化铬、硫酸铬、有机酸铬盐、氯化锡、硫酸锡、有机酸锡盐、氯化锌、硫酸锌、有机酸锌盐、亚硫酸金、氰化金钾、氰化银和氰化银钾中的一种或几种。
16.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，在电铸芯模表面形成电铸金属层之后，该方法还包括将表面形成有电铸金属层的电铸芯模在10-40℃下在浓度为2-60克/升的铬酸酐或重铬酸盐水溶液中浸渍1-50秒钟。
17.根据权利要求1所述的电铸方法，其中，脱模的过程包括将表面形成有电铸金属层的电铸芯模在70-110℃下加热2-50秒，然后在0-30℃下冷却2-50秒。
全文摘要
一种电铸方法包括制备电铸芯模，在电铸芯模上进行电铸以在电铸芯模表面形成电铸金属层，然后脱模，其中，制备电铸芯模的过程包括将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层。按照本发明提供的电铸方法，通过将塑料注塑得到电铸芯模前体，然后在电铸芯模前体的表面形成导电层而制得电铸芯模，这样制得的电铸芯模的精度高而且电铸芯模的制作速度快，因此本发明提供的电铸方法能够得到一致性好的电铸产品且适于大批量生产。
文档编号C23C18/20GK101092720SQ20061008676
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者宫清, 陈梁, 李爱华, 刘龙华, 彭波 申请人:比亚迪股份有限公司