CN101298685B - 电铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电铸方法，其可以控制与在母型上进行电镀的面的相对面的形状。在形成有型腔(3)的导电母型(2)的外表面(4)和型腔(3)的侧壁面(5)上形成绝缘层(F)，将母型(2)配置在电解槽内并施加电压，在型腔(3)的底面(6)上电镀金属，并使金属层成长至在型腔(3)中残留具有型腔宽度(W)的1/3以上高度(H)的空间，从而电铸金属成型品(1)。

Description

电铸方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造金属部件的电铸方法。

背景技术

已经公知通过在母型中膜厚镀覆(电镀)金属而形成金属成型品的电铸技术。通过在母型的不需要电镀的部分上形成绝缘膜，能够只在所需部分上电镀金属，但也存在如下的问题，即，由绝缘膜遮断的电流的一部分流入到绝缘膜附近的电镀部分而使得电镀量局部地增加的结果是，电镀金属层的厚度不均匀。例如，在专利文献1中记载了对电铸后的金属层表面(母型的相对侧)进行研磨从而进行平滑化的要点。

因此，传统的电铸不能控制金属成型品的表面(在母型上电镀的面的相对侧)的形状，极大地制约了可成型的形状。

(专利文献1)日本特开平8-225983号公报

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电铸方法，其可以控制与在母型上进行电镀的面的相对面的形状。

为了解块上述问题，本发明的电铸方法采用如下的方法：在形成有型腔的导电母型的外表面和所述型腔的侧壁面上形成绝缘层，将所述母型配置在电解槽内并施加电压，在所述型腔的底面上电镀金属，并使金属层成长至在所述型腔中残留具有型腔宽度的1/3以上、优选2/3以上高度的空间。

根据该方法，不对型腔内部所有空间都电铸金属，而是通过残留型腔宽度1/3以上、优选2/3以上的空间而停止金属层的成长，从而由于形成在型腔侧壁面的绝缘层的上部遮断预从相向电极的未正对型腔的部分向已经电镀后的金属层倾斜流入的电流，因此电镀的金属的厚度不产生偏差。因此，电铸的金属层均匀地成长到距母型上未形成绝缘层的部分恒定距离处。

而且，本发明的电铸方法，所述绝缘层也可以进一步形成在所述型腔底面的 周缘部的至少一部分。由于金属层成长到距母型上未形成绝缘层的部分恒定距离处，从而在底面外周部的绝缘层上部形成曲面地形成金属层。由此，可以实现对金属成型品的母型相对侧的边缘进行倒角。

而且，本发明的电铸方法，所述底面也可以为相对垂直于电压施加方向的面的倾斜角度为60°以下的面的集合。通过使母型上未形成绝缘层的面自与相向电极之间的电压施加方向垂直的面倾斜不大于60°，使该倾斜面将来自相向电极的电流倾斜地引入，从而能够防止金属层不均匀成长。

而且，本发明的电铸方法，也可以在所述侧壁面形成扩大所述型腔开口面积的台阶部。由此，能够使得金属成型品的一部分在与电压施加方向不同的方向上突出。

而且，本发明的电铸方法，也可以根据供给电流量的总和来判定所述电镀的终点。由于电镀金属的总量与供给电流量成比例，因此即使不直接测定，也能够知道成长金属层的厚度。

根据本发明，由于残留型腔宽度的1/3以上的空间而停止金属层的成长，通过在金属层从侧方流入电流，使得成型的金属层厚度均匀，不需要对与母型相对侧的表面进行精加工。

附图说明

图1是本发明实施方式的金属成型品和母型在宽度方向的剖面图；

图2是表示图1的金属成型品的电铸过程的剖面图；

图3是表示由上空间高度与型腔宽度之比引起的金属层厚度偏差变化的图表；

图4是图1的金属成型品和母型在长度方向的剖面图；

图5是表示由底面的倾斜面部的倾斜角度引起的金属层厚度偏差变化的图表；

图6是本发明变形例的型腔的剖面图；

图7是利用本发明形成的触点部件的立体图。

附图标记说明

1金属成型品         2母型         3型腔

4外表面             5侧壁面       5a台阶部

6底面               6a、6b、6c平面部

7金属层                 F绝缘层

具体实施方式

下面，将参照附图说明本发明的实施方式。

图1中示出利用本发明电铸的金属成型品1和在该电铸中所使用的导电母型2的截面。母型2在储存电解液的电解槽内与相向电极相向地配置，在与相向电极之间施加电压。电铸是指通过在电解液中流通电流使得电解后的金属电镀在母型2上的厚膜镀覆技术，是通过从母型2剥离由该电铸而在母型2上电镀的金属层，形成将母型2的形状反向转印的金属部件的技术。

本发明所使用的母型2形成有构成金属成型品1的反向模型的型腔3，在与相向电极相向的外表面4的未形成型腔3的部分和型腔3的侧壁面5上形成有绝缘层F。但是，在型腔3的底面6上未形成绝缘层F。

在电解槽中配置新的母型2，在母型2和相向电极之间施加电压，一旦通电，如图2所示，电解液中的金属离子电镀到其表面，形成金属层7。另一方面，由于绝缘层F遮断电流，因而即使在母型2和相向电极之间施加电压，在绝缘层F处也不直接电镀金属。因此，在型腔3的内部，金属层7自底面6起在电压施加方向上成长。

在本发明中，设计型腔3，从而如图1所示，当金属层7成长到所需的金属成型品1的高度时，残留具有型腔3的宽度W的1/3以上的高度H的空间。也即，在本发明中，设定金属层7的成长停止终点为在型腔3的上部残留H≥1/3W的上空间。

并且，根据法拉第法则，由于在母型2和相向电极之间流动的电流的总和与电镀金属总量具有比例关系，因此通过加算供给电流的电流值，而能够检测电铸的终点。

通过在型腔3的上部停止金属层7的成长以便残留H≥1/3W的上空间，从而使形成在型腔3的侧壁面5上的绝缘层F的上部遮断自金属层7从与相向电极的外表面4相向的位置斜向流入的电流，在金属层7整体流动均匀的电流，使得金属层7均匀成长。

因此，金属层7成长形成的金属成型品1中，与和母型2相对侧的相向电极相向的面成为自底面6起具有一定距离，且模仿了型腔3的形状。

在图3中示出根据型腔宽度W和在金属成型品1的上方残留的上空间的高度 H之比，确认金属成型品1的金属层7的厚度产生何种程度偏差的结果。金属层7的厚度的偏差由金属层7的最薄部分的厚度(最小高度)和最厚部分的厚度(最大高度)之比进行评价。

如此，如果上空间的高度H为型腔宽度W的1/3以上，则金属层7的厚度的偏差在5％以下，实际上，抑制到几乎不成为问题的程度。进一步，如果上空间的高度H为型腔宽度W的2/3以上，则金属层7的厚度的偏差在1％以下，能够抑制到几乎可以忽视的程度。

在图4中示出金属成型品1和母型2在长度方向的截面。如图所示，型腔3使得底面6深度不同，由分别与相向电极正对(与电压施加方向垂直)的3个平面部6a、6b、6c和连接平面部6a、6b、6c并相对垂直于电压施加方向的面倾斜的倾斜面部6d、6e构成。

这里，上空间的高度H为在型腔3的最浅部分残留的空间的高度。如该图4所示，即使与上空间的高度H相比，型腔3的长度更长，如果上空间的高度H为型腔3的宽度(横截距离短的方向的长度)W的1/3以上，则金属成型品1的厚度不产生偏差。

而且，相对具有倾斜面部6d、6e的底面6，金属层7层叠电镀使得在平面部6a、6b、6c和倾斜面部6d、6e处厚度分别相等(距底面6的距离恒定)。并且，即使在平面部6a和倾斜面部6d以及平面部6b和倾斜面部6e之间形成的角部，金属层7也层叠电镀，使得其厚度相等(距底面6的距离恒定)。

在图5中示出改变倾斜面部6d、6e的倾斜角度θ(与垂直于电压施加方向的面之间的夹角)而测量的金属层7的厚度偏差的结果。如图所示，如果倾斜面部6d、6e的倾斜角度θ为60°以下，则金属层7的厚度的偏差为1％以下，完全没有问题。但是，一旦倾斜面部6d、6e的倾斜角度θ超过60°，则金属层7的厚度就会产生偏差。而且，该金属层7的厚度的偏差具有如下倾向：与中层平面部6b相比，上层平面部6a和下层平面部6c中偏差较大。

这样，在本发明中，通过在底面6设计深度变化使得倾斜面部6d、6e的倾斜角度θ为60°以下，使得金属成型品1的设计成为能够将厚度保持固定的同时也能够在电压施加方向上弯曲。换句话说，底面6没有必要必须与相向电极正对。

进一步，在图6中示出本发明变形例的型腔3和金属层7的成长过程。该型腔3通过在侧壁面5的中间形成台阶部5a，而将型腔3的截面积从中途扩大，使得型腔3的开口面积比底面6更大。而且，覆盖台阶部5a的绝缘层F进行延伸以 便覆盖底面6上的周缘部6f。

当使用该型腔3进行电铸时，首先，在未被绝缘层F覆盖的底面6的表面上电镀金属层7。进一步当继续施加电压时，金属层7进行成长至距底面6的未覆盖绝缘层F的部分的距离保持固定，并重叠覆盖在覆盖底面6的周缘部6f的绝缘层F上。

进一步地，当流通电流而使得金属层7成长时，则在台阶部5a上金属层7也会伸展成长。此时，金属层7成长使得从未覆盖绝缘层F的底面6看构成台阶部5a的阴影的部分上，距台阶部5a的边缘的距离保持固定。

这样，通过在型腔3上设计台阶部5a，使金属成型品1可铸造成在台阶部5a上部伸展的形状。而且，通过由绝缘层F覆盖底面6的周缘部6f，使其上部能够成为对金属成型品1倒角的形状。即，通过使用本变形例，可以形成在将母型2的形状反向转印的形状的表面上又追加了R状倒角的金属部件。

作为实例，在图7中示出根据本发明形成的用于电子产品的触点部件的形状。根据本发明，不需要任何精加工，只通过电铸就能够形成这种形状的金属产品。

Claims (5)

1.一种电铸方法，其特征在于，导电母型由同一导电材料以外表面、侧壁面及底面连续的方式一体成形，而且，由所述侧壁面及所述底面形成型腔，在形成有所述型腔的所述导电母型中的所述外表面和所述型腔的侧壁面上形成绝缘层，

将所述母型配置在电解槽内并施加电压，在所述型腔的底面上电镀金属，并使金属层成长至在所述型腔中残留具有型腔宽度的1/3以上高度的空间。

2.如权利要求1所述的电铸方法，其特征在于，所述绝缘层进一步形成在所述型腔底面的周缘部的至少一部分。

3.如权利要求1所述的电铸方法，其特征在于，所述底面为相对垂直于电压施加方向的面的倾斜角度为60°以下的面的集合。

4.如权利要求1所述的电铸方法，其特征在于，在所述侧壁面形成扩大所述型腔开口面积的台阶部。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电铸方法，其特征在于，根据供给电流量的总和来判定所述电镀的终点。

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