2012年12月
内蒙古科技与经济
December 2012　第24期总第274期
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .24T o tal N o .274
电铸技术及其在电子产品中的应用
希日斯
(内蒙古电子信息产品质量检验所,内蒙古呼和浩特　010000)
摘　要:阐述了电铸的概念及电铸技术的特点,并对电铸技术在电子产品中的应用作了具体论述,最后指出,随着技术进步与学科发展,电铸技术的应用将更为广阔。

关键词:电铸技术;工艺特点;电子产品
中图分类号:T Q 153.4 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)24—0080—021　电铸的概念及技术工艺
电铸大致可分为三类,即装饰性电镀(以镀镍-铬、金、银为代表)、防护性电铸(以镀锌为代表)和功能电镀(以镀硬铬为代表),电铸是利用电镀法来制造产品的功能电镀之一。

最初,电铸是以石膏或腊为母型的,但是以石膏或腊等作为母型进行电铸时,不仅制造技艺要求高、操作麻烦,而且母型易破损,难以制出精致的复制品,所以电铸的应用范围十分有限。

后来,由于塑料母型材料的问世以及电镀水平的提高,电铸技术也得到很大发展,并广泛应用于制造那些采用其他方法不能制造的或加工有困难的急需产品。

特别是最近几年,由于电铸用于制造宇航或原子能的某些零件,它已作为一种尖端加工技术而为人们所瞩目。

此外,通过电镀使金属与金属相结合的所谓“电结合技术”也进行了研究。

这种电结合的金属不会因热而改变金属材质的机械性能和物理性。

电铸工艺属现代技术,其原理与电镀相同。

在电铸液中,阴模为铸件,表面活化处理后有导电层,接通电流,在电场中电泳使金属逐渐沉积在阴模的铸件上,达到一定厚度即可取出。

然后打磨焊接,进行表面处理,即成为一件漂亮的电铸首饰。

电铸工艺制备模具型腔电火花电极的制造原理见图1所示。

电镀和电铸技术主要区别体现在电镀层和电铸层的厚度上;电镀层和电铸层的获取工艺上;电铸层与电铸层的芯模和基体的关系三个方面。

电铸层的厚度比电镀层为厚,可以与基板分离,并且电铸层的性能不
与芯模发生关联。

图1　电铸工艺制备电火花电极原理示意
2　电铸技术工艺特点
电铸技术能够制备出某些用普通机械加工方法难以制造,并且具有特殊形状的金属零件,其工艺特点主要有以下几点: 具有高度逼真性,能够极为准
确地复制出芯模的形状。

因此,该工艺具有相当高的复制精度。

同时,在电铸过程中对芯模无任何损害而具有相当高的重复精度; 适用范围广,电铸可以使难以加工的内型面变为易于加工的外型面,因而该工艺在具有精密和复杂内表面零件的制造方面得到了较为广泛地应用。

另外,电铸还被用来制造某些具有超细、超薄结构,以及无缝或中空的零件; 可以控制电铸制品的性能,通过改变所沉积金属的种类和工艺参数,或通过使用添加剂等工艺措施,即可使所制备零件的物理、机械性能在很大范围内变化,以满足实际应用中的不同需求。

3　电铸技术及其在电子产品中的应用
3.1　电铸技术在电子产品模具制造中的应用
在产品制造中,模具是十分重要的。

因此,工业水平的标准可以以模具生产的水平为标杆。

模具的电铸正是模具生产中最为重要的技术之一。

使用机械或手工的方法生产的模腔,难以实现原始工艺的保真原则和标准化。

电铸技术可以精准地对原模进行复制,从而使得模具更为标准化。

例如在音像制品中,电铸技术对录音原盘失真的控制有着很重要的作用。

录音的原始磁盘和异形的模具,尤其是广泛被使用的精密度高的塑料模具的设计,全部都由电铸工艺进行加工。

电铸模具有精密、高速的特点。

各形各异的塑料制品,用原始方法进行复制,很难复制出原始的设计标准,而且对于人工和时间都是浪费的。

电铸工艺把石膏、石蜡、木材等易于加工的素材制造出和原型系统完全一样的一个原型腔。

更重要的是,现在可以利用CAD 和CAM 技术,进行计算机三维设计建模,然后使用自动成型设备和电脑连接系统原型。

利用这项技术,电子新品上市的周期将缩短。

电铸CD 光盘制作CD 唱片由预置原模,电铸,复制,制作原模等的四个简单环节组成。

CD -ROM 以用作本盘生产的原模的质量优劣来判断其质量的高低。

所以,制作过程中,原模生产的好坏是其重要的环节。

电铸以重复生产金属模而复制CD 为其根本目标。

电铸溶液中含有镍离子,连接电源,镍离子就在曝光的原模上不断吸附,其厚度慢慢加大,并能够和原盘的轮廓相吻合,与其台面与凹点能够准确衔接,最终镍片的表面能够变得厚而坚固,并与原盘衔
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收稿日期:2012-09-22
　希日斯・电铸技术及其在电子产品中的应用2012年第24期
接紧密。

对此,通过多次试验,镍片的数量慢慢提高,并且对原模的仿制非常精准,能够大规模生产塑料CD的复制。

总之,电铸是模具生产中的一项核心技术。

3.2　电铸技术在其他电子产品制造中的应用
随着现代制造业的快速发展,电铸技术从模具制造到制造新材料和新产品,在金属薄膜、金属网、线图形制造和波导制造等诸多方面都有了广泛的应用,如在使用铜、镍、金、铂和银等材料的电铸工艺中;超精细半导体的加工,等等。

电铸技术同样广泛应用于微小电子产品、普通的材料、零件或者是某产品的特殊部位的产品加工阶段。

如果电铸不能对一些型材进行控制,那么用原始方法也是非常有难度的。

甚至有些材料的制造只能用电铸的方法,其他的原始方法都不能对其进行加工,如泡沫型多孔电池电极片、电动剃须刀网罩,等等。

箔材连续电铸生产的特种金属材料是一种非常成熟的技术。

印刷电路板用铜箔的生产同样使用这种方法进行处理。

作为铜箔的连续生产的铸造设备与普通的电铸装置的最大差别,是电铸阴极的工作是缓慢地旋转,而从阴极排出头达到所需的厚度要剥离的阴极转速同步的牵引收料卷,边电铸边收卷,以实现连续电铸。

数码相机电池、手机电池、随身听电池和笔记本电脑电池等一些已经普遍应用于家庭的小型电器,电极在电池内的表面积的大小是其寿命长短的关键。

许多厂商为了增加电池内的电极表面积,都采用泡沫镍电极电铸技术。

电铸技术还在医学、考古、工艺品和艺术品的生产中具有很多的应用价值,其在微型电子产品制造中是独一无二的。

随着微型电子产品和微型机器人的发展,加工的高标准、高难度、高水平和更细微的加工方式,使得人们对电铸技术更为看重。

如,计算机芯片、磁头、磁盘、复印机感光鼓等都是利用电铸技术而进行的高标准加工。

在精度越来越高,品种越来越细化的细微制品的要求下,原始的方式已经不能用来处理类似的微结构件的半导体集成电路设备。

在这种情况下,在微型金属结构上适合用电铸设计方式来对微空间或模腔进行加工或制造。

此方式的原理就是印刷线路板的雨孔金属化的过程。

金属和非金属中空部分内壁上可以生成金属阳模成品,电铸层的外表面上除去原型可以被获得,这种方法可以制作微陀螺部件、光学部件等导光的微机械加工产品。

微型机器人和微控制系统是当代技术发展和工业技术提高不可或缺的高科技产品,在其发展中电铸制造技术将会发挥更高的作用。

4　结束语
目前,电铸技术的铸造正从简单镍、铜、铁的电铸到高水平的合金电铸、纳米复合电铸材料和其他电铸材料的方向发展。

电铸技术在原始设计和高水平设计上的发展,具有非常重要的应用方向。

环境科学、机械、电工学、材料学、物理、化学和其他学科的持续进步,将会使电铸技术的应用范围逐渐加大,并使其发展更为迅速与广阔。

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