CN109706486A - 用于形成电铸部件的成型歧管、组件及方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及用于电铸部件的成型歧管、组件和方法，该方法包括提供被置于包括具有第一金属离子浓度的溶液的第一浴槽内的电铸阴极、用具有壳体的成型歧管覆盖电铸阴极的至少一部分、以及在电铸阴极被置于第一浴槽内的同时将电压施加至电铸阴极。

Description

用于形成电铸部件的成型歧管、组件及方法

技术领域

本主题大体上涉及用于电铸部件的装置和方法。更具体而言，涉及用于形成电铸部件的成型歧管、组件及方法。

背景技术

电铸工艺可产生、生成或另外形成期望部件的金属层。在电铸工艺的一个实例中，用于期望部件的模具或基底可浸没在电解液中并带电。模具或基底的电荷可通过电解溶液吸引带相反电荷的电铸材料。电铸材料与模具或基底的吸引最终将电铸材料沉积在露出的表面模具或基底上，产生外部金属层。

发明内容

一方面，本公开内容涉及一种用于使用储液室中的电解流体在电铸阴极处电铸部件的成型歧管，包括：壳体；以及构造成朝电铸阴极供应电解流体的与储液室流体地连接的一组喷嘴。

另一方面，本公开内容涉及一种电铸组件，包括：第一浴槽，第一浴槽承载：具有第一金属离子浓度的第一金属组分溶液；包括限定低电流密度区域的轮廓部分的电铸阴极；以及设置成邻近电铸阴极，具有壳体且具有方向朝电铸阴极的低电流密度区域的一组喷嘴的成型歧管；以及第二浴槽，第二浴槽承载具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液且与一组喷嘴流体地连接。

又一方面，本公开内容涉及一种电铸部件的方法，包括：提供设置在具有带第一金属离子浓度的溶液的第一浴槽内的电铸阴极；用具有壳体和朝电铸阴极定向的一组喷嘴的成型歧管覆盖电铸阴极的至少一部分；在设置于第一浴槽内的同时将电压施加到电铸阴极上；以及将具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液从第二浴槽供应至一组喷嘴来形成朝电铸阴极的第二金属组分溶液的流动；其中第二金属离子浓度大于第一金属离子浓度。

技术方案1.一种用储液室中的电解流体来在电铸阴极处电铸一部件的成型歧管，其包括：

壳体；以及

与所述储液室流体地连接的且构造成朝所述电铸阴极供应所述电解流体的一组喷嘴。

技术方案2.根据技术方案1所述的成型歧管，其中所述电解流体包括金属离子供应源。

技术方案3.根据技术方案1所述的成型歧管，其中所述一组喷嘴是冲击喷射喷嘴。

技术方案4.根据技术方案1所述的成型歧管，其中所述壳体还包括屏蔽元件。

技术方案5.根据技术方案4所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件贴合所述电铸阴极的一部分。

技术方案6.根据技术方案5所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件的至少一部分覆盖所述电铸阴极的所述部分。

技术方案7.根据技术方案6所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件的所述部分覆盖所述电铸阴极的高电流密度部分。

技术方案8.根据技术方案7所述的电铸歧管，其中所述屏蔽元件定位在所述电铸阴极附近，以减少所述电铸阴极暴露于金属离子供应源。

技术方案9.根据技术方案8所述的成型歧管，其中形成在定位于所述屏蔽元件附近的所述电铸阴极的所述部分处的部件相比于没有所述屏蔽元件的所述电铸阴极的一部分具有减小的厚度。

技术方案10.根据技术方案1所述的成型歧管，还包括设在所述壳体中的辅助阳极。

技术方案11.根据技术方案10所述的成型歧管，其中所述辅助阳极包括定位在所述电铸阴极附近的尖端。

技术方案12.根据技术方案11所述的成型歧管，其中所述一组喷嘴中的至少一个喷嘴延伸穿过所述辅助阳极。

技术方案13.一种电铸组件，其包括：

第一浴槽，所述第一浴槽承载有：

具有第一金属离子浓度的第一金属组分溶液；

电铸阴极，其包括限定了低电流密度区域的轮廓部分；以及成型歧管，所述成型歧管设置成邻近所述电铸阴极，所述成型歧管具有壳体，并且具有朝向所述电铸阴极的低电流密度区域的一组喷嘴；以及

第二浴槽，所述第二浴槽承载了具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液，且与所述一组喷嘴流体地连接。

技术方案14.根据技术方案13所述的电铸组件，其中所述第二金属离子浓度高于所述第一金属离子浓度。

技术方案15.根据技术方案13所述的电铸组件，还包括连接到所述第二浴槽上来将所述第二金属组分溶液供应至所述第一浴槽的流体泵。

技术方案16.根据技术方案15所述的电铸组件，其中所述流体泵将所述第二浴槽流体地连接到所述一组喷嘴上，并且所述流体泵将所述第二金属组分溶液从所述第二浴槽供应至所述一组喷嘴中的喷嘴的至少一个子集。

技术方案17.根据技术方案16所述的电铸组件，还包括控制器模块，所述控制器模块可操作地联接到所述流体泵上，以控制所述第二金属组分溶液从所述第二浴槽到所述喷嘴的至少一个子集的供应。

技术方案18.根据技术方案13所述的电铸组件，其中所述壳体还包括屏蔽元件。

技术方案19.根据技术方案18所述的电铸组件，其中所述屏蔽元件贴合所述电铸阴极的一部分。

技术方案20.根据技术方案13所述的电铸组件，其中所述壳体包括非消耗性辅助阳极。

技术方案21.一种电铸部件的方法，其包括：

提供电铸阴极，所述电铸阴极被置于包括具有第一金属离子浓度的溶液的第一浴槽内；

用成型歧管覆盖所述电铸阴极的至少一部分，所述成型歧管具有壳体和朝所述电铸阴极定向的一组喷嘴；

在所述电铸阴极被置于所述第一浴槽内的同时将电压施加到所述电铸阴极上；以及

将具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液从第二浴槽供应至所述一组喷嘴，以形成朝所述电铸阴极的所述第二金属组分溶液的流动；

其中所述第二金属离子浓度大于所述第一金属离子浓度。

技术方案22.根据技术方案21所述的方法，其中所述施加电压和所述供应第二金属组分溶液实现在所述电铸阴极处电铸所述部件。

技术方案23.根据技术方案22所述的方法，其中，通过所述一组喷嘴的所述第二金属组分溶液的流动增大了所述一组喷嘴附近的所述部件的电铸厚度。

技术方案24.根据技术方案21的方法，其中所述覆盖还包括形成具有辅助阳极的所述壳体。

附图说明

在附图中：

图1是根据现有技术电铸部件的示意图。

图2是根据本描述的多个方面电铸部件的示意图。

图3是根据本描述的多个方面的部件的电铸的示意性横截面视图。

图4是根据本描述的多个方面的图3中的电铸部件的示例性尖端的示意性横截面视图。

图5是根据本描述的多个方面的包括延伸至尖端的通路的图3中的电铸部件的另一个示例性尖端的示意性横截面视图。

图6是根据本描述的多个方面的与图4相反的具有较薄宽度的图3的电铸部件的另一个示例性尖端的示意性横截面视图。

图7是根据本描述的多个方面的具有与图5相反的较薄宽度和延伸至尖端的通路的图3中的电铸部件的又一个示例性尖端的示意性横截面视图。

图8是展示根据本描述的多个方面的电铸部件的方法的流程图实例。

具体实施方式

在专门的环境或设备中，诸如用于飞行器、飞行器发动机或非限制性实例中的其它运载工具的部件、壁、导管、通路等可基于特定需要来构造、布置、定制或选择。具体要求的非限制性方面能够包括几何构造、空间或体积考虑因素、重量考虑因素、或者操作环境考虑因素。操作环境考虑因素的非限制性方面还能够包括温度、海拔、压力、振动、热循环等。

尽管参照壁的电铸来描述本公开内容的方面，但本公开内容的方面可在任何部件、壁、导管、通路等中实施，与环境或设备位置无关。应理解，本公开内容可在任何应用中具有总体适用性，如，其它移动应用和非移动、工业、商业和住宅应用。

术语“邻近”或“邻近地”本身或与另一部件结合使用指代在朝另一部件的方向移动，或者相对接近另一部件。另外，虽然可在本文中使用例如“电压”、“电流”和“电力”的术语，但对所属领域的技术人员将明显的，当描述电路的方面或电路操作时，这些术语可以是可互换的。

如本文所使用的，“系统”或“控制器模块”可以包括至少一个处理器和存储器。存储器的非限制性实例可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器或例如光盘、DVD、CD-ROM等的一种或多种不同类型的便携式电子存储器，或这些类型的存储器的任何合适组合。处理器可被配置以运行任何合适的程序或可执行指令，其被设计成执行各种方法、功能、处理任务、计算等等，以实现或达成技术操作或本文中所描述的操作。程序可以包括计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这类机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器访问的任何可用介质。通常，这样的计算机程序可以包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、组件、数据结构、算法等。

如本文所使用的，可控开关元件或“开关”是可受到控制从而在第一工作模式和第二工作模式之间切换的电设备，在第一工作模式中，开关“闭合”，其意在将电流从开关输入传输至开关输出，在第二工作模式中，开关“断开”，其意在避免电流在开关输入和开关输出之间传输。在非限制性示例中，可以有选择地配置连接或者断开连接(例如，由可控开关元件启用或禁用的连接)，从而对相应元件之间的电连接予以提供、启用或者禁用等。虽然将描述“一组”各种元件，但应了解，“一组”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。

所有方向性参考(例如径向、轴向、上部、下部、向上、向下、左边、右边、横向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针)仅用于指认的目的以帮助读者对本发明的理解，且并不产生具体来说关于其位置、定向或使用的限制。除非另外指明，否则连接称谓(例如，附接、联接、连接和接合)应在广义上来解释，且可以包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。

如本文使用的“电铸组件”可描述电铸的组件(例如，完全形成的组件或部件)，或包括将要或正在由电沉积方式形成的部件的模具或基底的组件。

当在本文中使用时，“接头”能够指代近侧部件之间的任何连接或联接，包括但不限于彼此一致、或者相对于彼此成相对角度的部件连接。示例性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。

现有技术的电铸工艺的简要概述通过图1中的电沉积浴的方式示出以用于背景理解。电铸组件10具有浴槽2，其承载金属组分溶液3，该溶液可包括合金，如，铝合金、镍、或另一电铸金属。金属组分溶液3相对于电铸组件10或待形成的部件传送用于电沉积的金属离子。

与阴极8间隔开的阳极4设在浴槽2中。阳极4为牺牲阳极或惰性阳极。如果阳极是牺牲阳极4，则其为金属组分溶液3的金属离子源。阴极8是用于将金属离子聚集在电铸组件10上或处的模制件24，且可包括导电材料。在成型操作期间，金属离子聚集至电铸组件10、阴极8和形成电铸部件25的模制件24，这以虚线示意性示出。模制件24上提供导电喷涂或类似处理来便于形成阴极8。

具有电源的控制器模块9由电导管11电联接到阳极4和阴极8上，以通过导电金属组分溶液3形成电路。开关13或子控制器可沿电导管11包括在控制器模块9与阳极4和阴极8之间。在操作期间，电流从阳极4供应至阴极8，以在电阻组件10处电铸整体。在电流的供应期间，金属组分溶液3的电铸金属(例如，由箭头12代表的金属离子)在电铸组件10、阴极8或模制件24上或处形成金属层，以形成电铸部件25。

电铸组件10可用于制作具有复杂形状的流体输送管道，其具有形成紧密内侧转角的小半径弯头，或具有小半径外侧转角的管道可产生厚度变化的电铸壁，这可在凸出位置处产生较大壁厚且在凹入位置处产生较小厚度。

例如，第一弯曲部分26示为包括模制件24处的相对较大的凸出半径，这继而又吸入大量金属离子12，金属离子12电沉积来在电铸组件10处形成部件25。第一弯曲部分26处的较大凸出半径由于相对于阴极8与金属离子12之间的第一弯曲部分26露出的较大量的表面面积而生成高电流密度区域14，这产生电铸部件25的第一厚度18。类似地，第二弯曲部分28示为包括模制件24处相对较大的凸出半径，这继而又吸入大量金属离子12，金属离子12电沉积来形成电铸组件10处的部件25。第二弯曲部分28的较大凸出半径还相对于阴极8与金属离子12之间的第二弯曲部分28生成高电流密度区域14，这在第二弯曲部分28处产生部件25的第二厚度20。

与第一弯曲部分26和第二弯曲部分28相比，第三弯曲部分30示为包括模制件24处的凹入半径，这继而又相比于凸出半径吸入少量金属离子12，金属离子电沉积来在电铸组件10处形成部件25。第三弯曲部分30处的凹入半径相对于阴极8与金属离子12之间的第一弯曲部分26和第二弯曲部分28生成低电流密度区域16，这在第三弯曲部分30处产生部件25的第三厚度22。如图所示，电沉积的金属离子12的相对量或数量，或电流密度可由所示金属离子箭头12的数目代表。第三厚度22可小于第三弯曲部分30的凹入形状的所得第一厚度18或第二厚度20。因此，复杂形状的壁取决于电铸部件25的形状改变厚度18、20、22。非一致的壁厚度18、20、22可能在电铸组件10中产生“薄”壁或潜在的故障点。

参看图2，如相比于图1中的现有技术的电铸组件，改进的电铸组件110可包括承载第一金属组分溶液103的示例性第一浴槽102。金属组分溶液103可承载金属离子来电沉积在电铸组件110的电铸部件125上。电铸部件125以虚线轮廓表示。第一阳极104与阴极108间隔开，设在浴槽102中。阴极108在图2中示意性示出，且可包括用于聚集金属离子来形成电铸部件125的模制件124。

可包括电源的控制器模块109可通过电导管111电联接到阳极104和阴极108上，以经由导电金属组分溶液103形成电路。可选地，开关113或子控制器可沿电导管111包括在控制器模块109与阳极104和阴极108之间。

本公开内容的方面可包括金属组分溶液的第二供应源或来源。例如，第二浴槽202或储液室可承载第二金属组分溶液203，其可与第一金属组分溶液103相同或不同。位于第二浴槽202内的第二阳极204还可经由可选的开关213与控制器模块109(或未示出的另一控制器模块)连接。第二金属组分溶液203可与第一浴槽102、第一金属组分溶液103、或邻近第一浴槽102内的模制件124中的至少一个模制件的流体输出流体地连接。

在如图所示的一个非限制性实例中，承载了第二金属组分溶液203的流体连接可包括流体流或压力的来源，如，泵232。泵232可为适于生成流体流(如箭头140所示)的任何适合的流体泵，以将第二金属组分溶液203输送至第一浴槽102内的任何位置，如，邻近模制件124。可选地，可包括单独的泵(未示出)以在两个槽中或之间保持正确且稳定的水平。在一个非限制性方面中，第二金属组分溶液203可具有比第一金属组分溶液103更高的金属离子或电铸金属浓度。备选地，相比于第一金属组分溶液103，第二金属组分溶液203可具有相同的金属离子或电铸金属浓度。在又一些非限制性方面中，第二金属组分溶液203可在特定电铸位置(如，邻近模制件124)处具有相比于第一金属组分溶液103相同或更高的金属离子或电铸金属浓度。在又一个非限制性方面中，第一金属组分溶液103和第二金属组分溶液203可包括形成或限定相应金属组分溶液103、203的不相似的金属或合金成分(例如，包括但不限于不相似的阳极104、204)。

参看图3，电铸组件110还可包括相对于或邻近阴极108、模制件124等定位的成型歧管142。成型歧管142可包括壳体144，其具有与流体输出如喷嘴148或喷嘴尖端连接的至少一个封闭的流体输送通路146。例如，喷嘴148可为喷射喷嘴或冲击喷射喷嘴。壳体144还可选地包括位于通路146的尖端236处的辅助阳极贴合表面(auxiliary anode conformingsurface)234，同时可构想出，所述辅助阳极表面可单独地或与壳体144和通路146组合地形成在壳体144内。尖端236提供将阳极表面定位成邻近模制件124的离散部分。在一个实例中，尖端236不必包括通路146，如以下的图4和6中所示。

成型歧管142可选地可包括一组屏蔽或掩蔽元件，如，屏蔽翼，示为第一翼152和第二翼154。屏蔽翼152、154可适配、形成、有轮廓、贴合、成形、定向等，以覆盖模制件124或电铸部件125的连续或非连续部分。在一个非限制性实例中，相应部件的覆盖部分可基于减小和有效厚度、电流密度区域或部件125的电铸的期望来选择。

例如，如图所示，第一翼152示为有轮廓、适配和相对于第一弯曲部分126邻近定位，第一弯曲部分126具有在模制件124或电铸阴极108处的相对较大的凸出半径。通过减少金属离子112与部件125、阴极108或模制件124之间的通路或限制它们之间的磁性吸引，第一翼152相对于第一弯曲部分126的覆盖有效地或可操作地中断、抑制或另外减小邻近第一弯曲部分126的部件125处的金属离子112的有效电流密度或电铸。在缺少第一翼152的情况下，第一弯曲部分126将另外生成高电流密度区域，其相比于电铸部件125(例如，见图1)的其它部分，在第一弯曲部分126处产生变化的厚度。邻近第一弯曲部分126的有效电流密度或金属离子112形成的中断、抑制或另外减少继而又允许或使得能够有相对于第一弯曲部分126的可控制或期望的电铸部件125一致厚度118控制。类似地，第二翼154可覆盖第二弯曲部分128，以允许或使得能够有相对于第二弯曲部分128的可控制或期望的电铸部件125的一致厚度118控制。

在一个实例中，包括通路146的壳体144可诸如用3D打印来形成，包括两层材料。例如，非导电材料和导电材料(分别如塑料和石墨烯)可沿成型歧管142或在成型歧管142内层合，其中导电材料布置在壳体144的外表面上。更确切地说，导电材料可嵌入非导电材料中，且可形成辅助阳极表面234。在另一个实例中，导电表面可形成在壳体144上，如，在壳体144的3D打印期间，且例如可经由控制器109电联接到电源上。

在另一个实例中，导电内部流道或电导管111可将外部电源238电联接到辅助阳极表面234上。例如，电导管111可穿过壳体144的非导电部分或通路146的壁。例如，辅助阳极234的表面可为惰性的，且可由非消耗性的材料保护，如，非限制性实例中的石墨烯-碳、铂或钛，或任何其它惰性非消耗材料。例如，辅助阳极可层合在壳体144或通路146上。更确切地说，辅助阳极表面234可层合，包括非传导3D打印壳体144、设在打印壳体144上的体导电层240，以及作为设在体导电层240上的辅助阳极234的外惰性非消耗性阳极导电层。例如，此类层合可通过3D打印实现。

参照图4-7更详细所述，尖端236的形状，以及尖端236与目标阴极表面之间的间距可选择成控制沉积物厚度变化和轮廓形状。该非消耗性辅助阳极234的局部电流密度可由单独的电源238离散地控制。更确切地说，如图所示，附加电导管111可嵌入壳体144或通路146的壁中，以最小化电导管对局部电场和金属组分溶液103或阴极108上的其所得电流密度的冲击。流体输送通路146可与第二浴槽202流体地连接，且可适于将第二金属组分溶液203(例如，如由泵232(未示出)强制输送)供应至喷嘴148。

在一个非限制性实例中，喷嘴148可包括冲击喷射输出(示为箭头150)，其适于以预定或期望的矢量、方向、定向等输送第二金属组分溶液203。在另一个非限制性实例中，一组喷嘴148可包括在壳体144中或处，与第二浴槽202流体地连接，以将第二金属组分溶液203供应至喷嘴148的至少一个子集。各种喷嘴形状对于期望的沉积轮廓是特定的，要么均匀分布，要么具有较高高宽比。例如，较高的高宽比轮廓的沉积材料可用于产生热翅片或结构肋。此外，壳体144可包括内部腔(未示出)，其接收第二金属组分溶液203，且其中一组喷嘴148或喷嘴148的子集接收第二金属组分溶液203的供应。因此，本公开内容的方面不仅限于其中单个喷嘴148接收第二金属组分溶液203的直接供应的实例，且可构想出其它构造。在又一个非限制性实例中，第二金属组分溶液203输送至喷嘴148、一组喷嘴或喷嘴的子集可由控制器模块可控地操作，如，控制器模块109(例如，经由控制信号虚线152)。在另一个非限制性实例中，图4-7中进一步所述，喷嘴148可设计有圆锥形内部腔，或可变的内径，其可针对不同的冲击流速和辅助阳极形状进行修整和调整。可包括附加喷嘴148构造或操作。

通过使用喷嘴148、一组喷嘴148或喷嘴148的子集，且第二金属组分溶液203在预定位置、方向、流速等中的流体输送，电铸组件110可有效地或可操作地允许增加量的电铸，或电铸材料，局部位置的部件125。例如，在一个非限制性实例中，第三弯曲部分130示为相比于部件的其它位置具有较低的电流密度，这继而又产生减小的成型部件厚度。通过引导第二金属组分溶液203，其相比于第一金属组分溶液203可具有较高的金属离子浓度，电铸组件110可有效地或可操作地将部件125的厚度改善或增大至期望或一致的厚度118，例如，相对于部件125的另一个部分或另一厚度。在此意义上，本公开内容的方面使用或允许使用具有较高金属离子浓度的定向电解质喷射，或除辅助阳极表面之外，局部地增加电沉积且减小部件125的扩散边界层厚度，且电铸部件125，其具有沿整个部件的均匀一致厚度118，而与部件125的几何形状、有效电流密度等无关，与现有技术中所述的影响变化的厚度相反。

在另一个非限制性实例中，薄壁流体输送部件的制造理想地适合材料的有效分布，以用于减小质量且提高部件的强度。例如，由安装支架负载、接头或部件几何形状引起的具有高应力的部件位置可能需要附加局部材料厚度来抵消或抵抗高应力或应力疲劳。如本文使用的“高应力”部件位置是部件处、上或内的位置，在该处，相比于另一个部件位置，施加到相应位置上的物理应力较高。

局部壁电沉积厚度的控制(例如，通过成型歧管142、喷嘴148操作或其形状，或一组屏蔽翼152、154或它们的组合)可使用或允许高应力位置处的减小的总体部件质量与壁应力之间的平衡，或局部几何区域(例如，变化的径向弯曲，如上文所述)之间的一致厚度。本公开内容的方面可用于允许使用屏蔽、掩蔽或阻挡元件来减小电铸组件110的局部电流密度。

在又一个非限制性实例中，成型歧管142的壳体144可包括非消耗性辅助阳极表面234。辅助阳极表面234和其尖端236朝阴极108延伸。尖端236与阴极108之间的间隙距离可控制局部电流密度，其中较高电流密度增大局部材料沉积，且因此增大局部沉积厚度。在另一个实例中，图4-7中详细所述，辅助阳极234可相对于阴极108的相邻表面确定轮廓或形状，同时可构想出可使用任何适合的形状，且可确定局部沉积厚度、区域或形状。

尽管相应的部分126、128、130处示出了电铸部件125的一致厚度118，但可包括本公开内容方面，其中成型歧管142可适于提供部件125的部分处的预定、期望或另外有意非一致厚度。例如，本公开内容的方面可定制、改变等，以提供经由喷嘴148构造在其它低电流密度位置处提供增大的部件125厚度118，同时还允许具有较高或正常电流密度的另一位置处增大的部件125厚度118，如，在预计经历较高应力的安装支架连接处(例如，高应力区域)。

成型歧管142、一组翼152、154和壳体144等的非限制性实例可通过三维打印技术形成，包括但不限于立体光刻(SLA)打印、熔融沉积建模(FDM)等。在另一个非限制性实例中，喷嘴148、屏蔽翼152、154或其它形成的歧管部件142可与壳体144互换作为插入物，例如，以控制且调节喷嘴148或流动140的内径。

辅助阳极、辅助阳极表面或其它的其类似部分的尖端可定位在阴极表面附近，以提供增大的局部厚度或离散的局部厚度轮廓。参看图4，包括尖端302的惰性阳极300或局部阳极表面可定位在具有阴极表面306的阴极304附近且与阴极304间隔开间隙308。在一个实例中，阳极300可为形成在图3的壳体144上的表面。除设在浴槽别处的专用阳极之外，阳极300可为辅助阳极壳体。阳极300和阴极306可经由金属组分溶液310与用于电路的电源电联接，且可选地，阳极300可联接到单独的电源312上，以相比于远程定位的单独阳极，改变阳极300处的电流。

如由箭头322所示，金属组分溶液310可沿或平行于阴极表面306喷射，如通过如图3中所述的流体输送通路146喷射，定位成沿阴极表面306通过，或经由穿过浴槽的流体移动。在一个实例中，可喷射单独的金属组分溶液，如，具有较高金属离子密度的溶液，而非浴槽中的金属组分溶液。尖端302附近的沿阴极表面306的沉积材料314可包括局部增大的厚度。由于位于阴极表面306附近的阳极300的尖端302，故在尖端302的局部形成增大的电场电势，导致电流密度增大。尖端302局部的增大电流密度提供了在尖端302附近沿阴极表面306形成沉积材料的增大的厚度，这与沿阴极表面提供较小局部电流密度的远程定位的阳极相反。改变阳极300与阴极304之间的间隙308或距离可改变局部电流密度，这可用于改变沉积材料314的局部厚度。例如，增大间隙308或距离可减小局部电流密度，导致厚度减小，这与较小间隙308相反。类似地，减小间隙308或距离可增大局部电流密度，导致厚度增大，这与较大间隙308相反。

因此，应当认识到，使用局部定位的阳极300可提供局部增大的电流密度。该局部增大的电流密度可在阳极300附近沿阴极表面306提供增加的金属沉积。增大的局部厚度然后可形成在阳极300局部。因此，使用辅助阳极和其形状，可形成离散地具有增大的局部厚度的具有较高预期局部应力的部件。例如，可通过有限元分析来确定此预期局部应力。因此，可在减小部件重量和浪费材料的同时改善部件的总体结构完整性。

应进一步认识到，可改变金属沿阴极表面306沉积的厚度或速率。图5-7中进一步详细所述，此改变可由间隙308的距离、穿过阳极300的电流或电压，或尖端302形状控制。

现在参看图5，示出了类似于图4的阳极400和阴极404。因此，增加数值一百的相似的数字将用来描述相似的元件，且讨论将局限于两者之间的不同。例如，阳极400或阳极表面包括经由阳极400延伸至尖端402的通路420，且可形成在图3的壳体144和通路146中。如箭头422所示，可穿过通路420提供金属组分溶液410，以冲击阴极表面406。在一个实例中，浴槽内的泵可提供金属组分溶液410沿通路420移动。在另一个实例中，金属组分溶液410可从单独的浴槽泵送，如，使用图2中所示的构造。在此实例中，例如，泵送的金属组分溶液410可具有不同成分或金属离子浓度。

沉积材料414可包括阳极400的尖端402局部的增大厚度。相比于浴槽的金属组分溶液410的其余部分，金属组分溶液410经由通路420的冲击可提供具有经由通路提供的较大金属离子浓度或电解质浓度，或甚至单独的金属成分的金属组分溶液410，使得可基于冲击金属组分溶液410来进一步定制局部增大的厚度或金属成分。备选地，金属组分溶液410可从浴槽循环，具有与浴槽的其余部分相同的电解质浓度。

因此，应认识到，阳极尖端402可提供局部增大的厚度以及可选的局部定制的材料来用于沉积在阴极404上。金属组分溶液410沿箭头422的冲击布置可局部地提供改善的金属离子沉积，这可提供与阳极表面400组合的增大厚度。因此，预计经历增大或不同的局部应力的部件的部分可离散地形成有适于那些应力的增大厚度或不同材料。因此，可在最小化总体部件重量和浪费材料的同时形成定制的部件。

现在参看图6，示出了类似于图5的阳极500和阴极504。因此，增加数值一百的相似的数字将用来描述相似的元件，且讨论将局限于两者之间的不同。阳极500或阳极表面包括具有相比于图4和5较薄的横截面宽度518的尖端502。在一个实例中，阳极500可沿图3的壳体144形成。较薄的横截面宽度518可产生具有沿阴极表面506的较小部分的增大厚度的沉积材料514。由于尖端502的较薄形状，由尖端502生成的局部电场的形状更聚焦于尖端502附近，导致了尖端502处的局部电流密度的较高集中。较高局部电流密度可提供沉积材料514局部化到尖端502附近，这可导致沉积材料514的较高且较薄的形状，这与图4和5相反。更确切地说，沉积材料的形状的较高高宽比是可能的，如，具有延伸离开阴极表面506的高度的厚度大于沿阴极表面506延伸的宽度。一个实例可包括以此方式形成热翅片或结构肋。类似于图4，间隙距离508可局部地改变电流密度，以控制沉积材料514的局部厚度。

因此，应认识到，阳极表面500的尖端502的离散形状可提供定制沉积材料514的形状。例如，较薄的尖端502可提供阳极500局部的沉积材料514的较薄或较高的区域，同时较厚或较宽的尖端可提供沉积材料的较大、较短的区域。各种喷嘴形状是期望的沉积轮廓特定的，要么均匀分布，要么具有较高的高宽比，且基于尖端502的形状。例如，较高的高宽比轮廓的沉积材料可用于产生热翅片或结构肋。因此，改变阳极500的形状可提供定制加厚沉积材料514的形状。尽管对于尖端502示为大致截头圆锥形，但在非限制性实例中，可构想出其它形状，其可用于定制沉积材料的形状，如，平的、圆形或包括附加尖端，或具有分叉的几何形状，同时用于辅助阳极500的无数适合的尖端形状是可能的。定制沉积材料514可提供部件局部的增大厚度，特别针对预期局部应力定制，同时最小化重量或浪费材料，或可提供部件的离散局部化成形。

现在参看图7，示出了类似于图6的另一个阳极600或阳极表面和阴极604。因此，增加数值一百的相似的数字将用来描述相似的元件，且讨论将局限于两者之间的不同。阳极600包括通过尖端602提供的通路620，如，图3中的通路146。如箭头622所示，金属组分溶液610可通过尖端602提供来冲击阴极表面606。连同尖端602的定形，冲击金属组分溶液610可提供增大的金属离子浓度，或局部朝阳极表面606定向的不同金属离子。因此，沉积材料614的增长速率或金属成分，以及厚度，可基于经由通路620喷射的金属组分溶液610定制。

通过通路620提供的阳极尖端602和金属组分溶液610可提供局部地定制形成在阴极表面606上的沉积材料614。因此，加厚部分可在成型期间针对部件的具体需要来局部地定制，如，包括沉积材料614的材料和几何形状。因此，部件可具体针对预期局部应力来定制，同时最小化部件重量和浪费的材料。

图8示出了展示电铸部件(如图3的部件125)的方法700的流程图。方法700始于在710处提供设置在第一浴槽102内的电铸阴极108，第一浴槽102具有带第一金属离子浓度的溶液103。接下来，方法700可包括在720处用成型歧管142覆盖电铸阴极108的至少一部分，成型歧管142具有壳体144和朝电铸阴极108定向的一组喷嘴148。方法700还可包括在730处在设置于第一浴槽102内的同时将脉冲或直流电压施加至电铸阴极108。此外，阴极700可包括在740处将具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液203从第二浴槽202供应至一组喷嘴148，以形成第二金属组分溶液203朝电铸阴极108的流动140。该方法可选可包括其中施加电压和供应第二金属组分溶液203来在电铸阴极108处电铸部件125。该方法还可选可包括其中第二金属组分溶液203经由一组喷嘴148的流动增大一组喷嘴148附近的部件125的电铸厚度。最后，方法700可选可包括其中覆盖还包括形成具有辅助阳极234的壳体144。

所描述的顺序仅用于例示的目的，并不意味着以任何方式限制方法700，因为应该理解的是，所述方法的各部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括额外的或插入的部分，或者方法的所描述部分可以分成多个部分，或者方法的所描述部分可以被省略而不偏离所描述的方法。在一个非限制性实例中，施加电压和供应第二金属组分溶液203来在电铸阴极108处电铸部件125。在另一个非限制性实例中，通过一组喷嘴148的第二金属组分溶液203的流动140增大流动140下游的部件125的一部分处的电铸厚度。本公开内容的方面还可包括通过使用如本文所述的成型歧管142、第二浴槽202、第二金属组分溶液203、一组屏蔽翼152、154、一组喷嘴148或它们的组合的方面来电铸部件的方法。

本发明涵盖除了上图中所示出的方面和配置之外的许多其它可能的方面和配置。另外，可以重新布置各种部件如阀、泵或导管的设计和放置，使得可以实现许多不同的嵌入配置。

本文公开的方面提供了一种电铸组件和电铸部件的方法。技术效果在于，上述方面通过如本文所述的成型歧管142而允许一定范围的几何部件构造的变化或一致的期望厚度。以上方面中可实现的一个优点是本内容的方面消除了沉积工艺的限制，且允许复杂表面轮廓的壁厚度控制。本文所述的方面利用屏蔽翼区段减小金属离子流动，且沿喷嘴矢量的方向增大部件部分处的金属离子浓度。此外，如所述，本公开内容的方面可用于局部地增大具有高应力的区域中的壁厚度。

本文所述的增材电铸工艺是可定制的，材料仅加在需要解决应力点的位置，同时减少了在可允许位置增加的材料，因此减少了重量和浪费。具有高应力的部件位置需要较高壁厚度和分配应力负载的区域。本公开内容的方面减小了局部高应力区域，而不会增大整个部分的不需要的厚度和质量(例如，在“较小应力”的部件位置)。这导致材料的有效使用和成本降低。例如，部件如加强接头或加强壁的非限制性方面可在任何壁或电铸部件中实施，以减小部件的总重量，而不有损结构强度。本公开内容的方面提供了用于形成电铸部件、导管或接头的方法及设备。这可用于实现或形成在临界接头或接合点处具有良好的结构强度的部件，同时减小电铸材料的总量或者在元件的非临界区域处的质量。电铸材料总量或质量的减小使得总体结构的质量减小，而不损害电铸部件的完整性。

在未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。无法在所有方面说明这一特征并不意味着将其解释为不可能，而是为了简洁描述而完成。因此，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的方面，不管新方面是否被明确描述。本文所述的特征的组合或置换被本公开所覆盖。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本公开的各方面，并且还使本领域技术人员能够实施本公开的各方面，包括制作和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开内容的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括本领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用储液室中的电解流体来在电铸阴极处电铸一部件的成型歧管，其包括：

壳体；以及

与所述储液室流体地连接的且构造成朝所述电铸阴极供应所述电解流体的一组喷嘴。

2.根据权利要求1所述的成型歧管，其中所述壳体还包括屏蔽元件。

3.根据权利要求2所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件贴合所述电铸阴极的一部分。

4.根据权利要求3所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件的至少一部分覆盖所述电铸阴极的所述部分。

5.根据权利要求4所述的成型歧管，其中所述屏蔽元件的所述部分覆盖所述电铸阴极的高电流密度部分。

6.根据权利要求5所述的电铸歧管，其中所述屏蔽元件定位在所述电铸阴极附近，以减少所述电铸阴极暴露于金属离子供应源。

7.根据权利要求6所述的成型歧管，其中形成在定位于所述屏蔽元件附近的所述电铸阴极的所述部分处的部件相比于没有所述屏蔽元件的所述电铸阴极的一部分具有减小的厚度。

8.根据权利要求1所述的成型歧管，还包括设在所述壳体中的辅助阳极。

9.一种电铸组件，其包括：

第一浴槽，所述第一浴槽承载有：

具有第一金属离子浓度的第一金属组分溶液；

电铸阴极，其包括限定了低电流密度区域的轮廓部分；以及

成型歧管，所述成型歧管设置成邻近所述电铸阴极，所述成型歧管具有壳体，并且具有朝向所述电铸阴极的低电流密度区域的一组喷嘴；以及

第二浴槽，所述第二浴槽承载了具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液，且与所述一组喷嘴流体地连接。

10.一种电铸部件的方法，其包括：

提供电铸阴极，所述电铸阴极被置于包括具有第一金属离子浓度的溶液的第一浴槽内；

用成型歧管覆盖所述电铸阴极的至少一部分，所述成型歧管具有壳体和朝所述电铸阴极定向的一组喷嘴；

在所述电铸阴极被置于所述第一浴槽内的同时将电压施加到所述电铸阴极上；以及

将具有第二金属离子浓度的第二金属组分溶液从第二浴槽供应至所述一组喷嘴，以形成朝所述电铸阴极的所述第二金属组分溶液的流动；

其中所述第二金属离子浓度大于所述第一金属离子浓度。