基于铝芯模的电铸方法

本发明涉及电铸，尤其涉及一种基于铝芯模的电铸方法。

背景技术：

1、电铸技术作为电沉积技术的一个分支，从发现其原理到如今阴极发展了上百年的时间，与传统机械加工去除材料不同，电铸作为增材制造技术，在许多方面有着独特的优势，可以实现许多传统机械难以实现的结构制造。随着这些年不断的研究，电铸技术在制造领域中发挥着越来越重要的作用。

2、电铸技术的原理是电解质溶液在外加电场的影响下而发生的氧化还原反应，电源负极的电子经由导线到达阴极后，会与阴极附近的金属阳离子结合，发生还原反应从而产生金属单质附着在阴极表面，金属单质以晶粒形核的生长模式会不断成长，在阴极表面附着的厚度也会随着增加，达到需要的厚度时，停止通电，将金属材料与阴极脱模分离，即可得到需要的电铸材料件。

3、根据电沉积原理，金属离子在阴极表面沉积生长，可以达到纳米级别的复制精度，芯模作为电铸的阴极，其表面质量直接影响最终的电铸层复制表面。同时，由于电铸层生长的过程为化学反应的结果，这一过程中不会有传统机械加工时产生的大量热量、摩擦、应力集中等问题，整个电铸过程对阴极芯模的损耗极小，在保证精度的前提下一般都可以多次的再使用，因此对于阴极芯模，往往会追求一个较高的型面精度，在阴极面积较小时，加工费用有限，通常会使用不锈钢作为阴极，但是当面积增加时，想要做到一个高精度的加工，不同材料的成本也会有很大差异，铝合金相较于不锈钢，密度更小，可加工性更优秀，加工成本会大幅降低，但是铝合金耐腐蚀性较差，在酸性环境中很容易被腐蚀，作为特殊结构且有着高精度要求的芯模来说难以重复使用，因此如何保护铝芯模表面使其可以重复使用，是铝芯模得以使用的重要前提。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于铝芯模的电铸方法，用以解决现有技术中的铝芯模很容易被腐蚀，难以重复使用的缺陷，对铝芯模进行了很好的保护，在保证精度的前提下可以进行多次的再使用。

2、本发明提供一种基于铝芯模的电铸方法，包括：

3、根据需求对目标铝合金原材料进行加工，得到指定结构的铝芯模坯；

4、对铝芯模坯表面镀上保护层得到目标铝芯模；

5、用目标铝芯模进行电铸；

6、脱模得到电铸层，脱模基于目标铝芯模与电铸层的热膨胀系数完成。

7、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，根据需求对目标铝合金进行加工，包括：

8、根据使用者的需求对铝芯模的型面进行设计，需求包括凹面和凸面；

9、基于设计好的型面选择目标铝合金原材料，并对目标铝合金原材料进行加工得到铝芯模坯。

10、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，根据需求对目标铝合金进行加工，包括：

11、加工出引电结构，引电结构用于在电铸过程中导电；

12、加工出引流槽，引流槽用于脱模。

13、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，保护层为镍磷保护层。

14、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，对铝芯模坯表面镀上保护层之前，还包括：

15、使用活化剂浸泡铝芯模坯，使铝芯模坯表面活化。

16、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，用目标铝芯模进行电铸，包括：

17、对目标铝芯模进行预处理后固定在电铸池中；

18、在电铸池中使用预先配置好的电铸溶液对目标铝芯模进行电铸。

19、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，脱模得到电铸层，包括：

20、使用液氮对铝芯模和电铸层进行快速降温，铝芯模的收缩程度大于电铸层的收缩程度，实现脱模。

21、根据本发明提供的基于铝芯模的电铸方法，脱模得到电铸层，包括：

22、使用高温液体对铝芯模和电铸层进行快速升温，铝芯模的膨胀程度高于电铸层的膨胀程度，实现脱模。

23、本发明具有如下有益结果：

24、1、降低加工芯模的成本和周期。通常由于铝合金不耐腐蚀，芯模的材料都会选择不锈钢，与不锈钢相比，铝合金的密度更轻，更方便搬运、安装、拆卸，铝合金的硬度更低，加工费用更少，加工周期更短，通过化学镀镍磷的方法保护铝合金不受电铸液腐蚀，使得保证芯模精度的同时可以重复使用。

25、2、保证了电铸层和芯模的完整性。利用热胀冷缩的原理进行两种金属的分离，不会对电铸层或芯模造成结构上的损伤，同时，与传统机械脱模相比，可以最大程度的减少电铸层在脱模过程中因受力不均而造成的形变。

技术特征：

1.基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述根据需求对目标铝合金进行加工，包括：

3.根据权利要求2所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述根据需求对目标铝合金进行加工，包括：

4.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述保护层为镍磷保护层。

5.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述对所述铝芯模坯表面镀上保护层之前，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述用所述目标铝芯模进行电铸，包括：

7.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述脱模得到电铸层，包括：

8.根据权利要求1所述的基于铝芯模的电铸方法，其特征在于，所述脱模得到电铸层，包括：

技术总结
本发明涉及电铸领域，提供一种基于铝芯模的电铸方法，包括：根据需求对目标铝合金原材料进行加工，得到指定结构的铝芯模坯；对铝芯模坯表面镀上保护层得到目标铝芯模；用目标铝芯模进行电铸；脱模得到电铸层，脱模基于目标铝芯模与电铸层的热膨胀系数差异完成。用以解决现有技术中的铝芯模很容易被腐蚀，难以重复使用的缺陷，在保证精度的前提下可以进行多次的再使用。

技术研发人员：朱增伟,易升,杨崇,胡军臣,史宇航
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22