CN1806960A - 高硬度铸造模具的制造方法 - Google Patents

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高硬度铸造模具的制造方法，其步骤为：芯模的制造及防酸处理，采用涂有热熔胶的纸薄片制作芯模，芯模形状与所需型腔相反，把制品的图样输入快速成形机，快速制作出纸基的电铸芯模，芯模应在温度设定为40－50℃的烘箱中进行6h以上的干燥和去应力，最后选用改性环氧树脂涂料在纸基芯模上涂覆，干燥24小时以上；金属化处理，选用化学镀镍的方法在芯模表面镀复导电层；采用常规的电铸镍或镍合金的方法，电铸镍或镍合金层；然后用环氧树脂进行模具的背衬；本发明的主要特点是节省材料、模具制造周期短，耐磨性高和寿命长，模具的表面粗糙度、尺寸精度与母样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。

Description

高硬度铸造模具的制造方法
技术领域
本发明属于注塑模具、塑料模具等模具的制造技术领域，特别涉及一种高硬度铸造模具的制造方法。
背景技术
采用传统方法制造结构复杂的模具周期长，精度低。
传统的铸造模具通常采用铝合金制造，因此一般采用薄壳随形结构，制造成本较高，生产周期较长。在三维设计的基础上制作木模，而后翻制铝合金模具毛坯，结合普通的机加工获得模具。此种工艺适合简单零件，其制作成本低、质量较差，属于传统材料的模具制作工艺。还有一种方法是在三维设计的基础上，用数控加工获得发泡模具。此种模具尺寸精度高、质量好，但制作周期太长(模具正反两面均需加工)、成本高。
70年代开始采用电铸法制造模具。传统的电铸方法是在硅橡胶或其它材料制作的芯模上电镀。当芯模上的电铸层达到所需要的厚度时取出，除去芯模，即得到铸造模具。而硅橡胶芯膜的制造周期也较长，较为复杂。传统的电铸方法的工艺流程是：制作硅橡胶芯模(制作周期长)——除油——酸洗——金属化——电铸镍(电铸镍层的表面硬度只有Hv500)——除去芯模。这种制造方法中的金属化处理，是在芯模上化学镀复0.1～1微米厚的金属银(或化学镀复相同厚度的其它金属)，这层金属只起使模具表面导电的作用，在后来的处理或使用的最初期，这层镀复的金属被去掉。
型砂的硬度在Hv800以上，而传统的电铸方法制造的电铸模具表面硬度只有Hv500左右，因此长期在型砂冲击下的铸造模具需要具有更高的硬度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述模具存在的不足，提供一种采用多种新技术制造高硬度铸造模具的方法，即高硬度铸造模具的制造方法。
高硬度铸造模具的制造方法，本发明的步骤为：
第一步为芯模的制造及防酸处理
第二步为金属化处理
第三步为电铸镍或镍合金
采用常规的电铸镍或镍合金的方法；
第四步为模具的背衬
模具的背衬要在不损坏电铸型腔的条件下进行，使裱背材料与壳体牢固结合，首先将模具壳体背面的油污、锈迹等清理干净，保留结瘤物，再浇注裱背材料环氧树脂；
其特征为：
所述的第一步的芯模的制造及防酸处理是采用涂有热熔胶的纸薄片制作芯模，芯模形状与所需型腔相反，把制品的图样输入快速成形机，快速制作出纸基的电铸芯模，芯模应在温度设定为40-50℃的烘箱中进行6h以上的干燥和去应力，最后选用改性环氧树脂涂料在纸基芯模上涂覆，干燥24小时以上；
所述第二步金属化处理选用化学镀镍的方法在芯模表面镀复导电层，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层；该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，
或
所述的第三步和第二步合成为第二步，进行化学镀镍镀覆模具时，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，需要使用上述溶液进行反复施镀，直至厚度达到所要求的厚度，一般要求最小局部厚度为1～3毫米，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理。
本发明高硬度铸造模具的制造方法，其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍15.3克/升，次亚磷酸钠14.1克/升，醋酸钠12.8克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
本发明高硬度铸造模具的制造方法，其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍25.8克/升，次亚磷酸钠16.4克/升，醋酸钠14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
本发明高硬度铸造模具的制造方法，其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍20克/升，次亚磷酸钠15.1克/升，醋酸钠13.7克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
本发明的主要特点是节省材料、模具制造周期短，耐磨性高和寿命长，模具的表面粗糙度、尺寸精度与母样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式做一详细的说明。
高硬度铸造模具的制造方法，本发明的步骤为：
第一步为芯模的制造及防酸处理
第二步为金属化处理
第三步为电铸镍或镍合金
采用常规的电铸镍或镍合金的方法；
第四步为模具的背衬
模具的背衬要在不损坏电铸型腔的条件下进行，使裱背材料与壳体牢固结合，首先将模具壳体背面的油污、锈迹等清理干净，保留结瘤物，再浇注裱背材料环氧树脂；
其特征为：
所述的第一步的芯模的制造及防酸处理是采用涂有热熔胶的纸薄片制作芯模，芯模形状与所需型腔相反，把制品的图样输入快速成形机，快速制作出纸基的电铸芯模，芯模应在温度设定为40-50℃的烘箱中进行6h以上的干燥和去应力，最后选用了改性环氧树脂涂料在纸基芯模上涂覆，干燥24小时以上；
所述第二步金属化处理选用化学镀镍的方法在芯模表面镀复导电层，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层，该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，使表面硬度达到Hv900～1100；
或
所述的第三步和第二步合成为第二步，进行化学镀镍镀覆模具时，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，需要使用上述溶液进行反复施镀，直至厚度达到所要求的厚度，一般要求最小局部厚度为1～3毫米，该层制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，使表面硬度达到Hv900～1100。
                  表1高硬度铸造模具的制造方法工艺过程表
  工序号 工序名称 化学成分 浓度(g/l) 处理时间(min) 温度(℃)
1   绘制芯模的图样
2   快速制造芯模
3   喷改性环氧树脂涂料
  4   干燥   24h
  5   除油   乙醇   95％   5   常温
  6   温水清洗   0.5   50
  7   水洗   0.5   常温
  8   敏化   氯化亚锡   5   10
  浓盐酸   20
  锡粒   少许
  9   水洗   0.5   常温
  10   去离子水洗   去离子水   1   常温
  11   活化   硝酸银   5   10
  去离子水洗   去离子水   1   常温
  1213   化学镀镍   硫酸镍   15.3～25.8   15   75
  次磷酸钠   14.1～16.4
  醋酸钠   12.8～14.3
  14   水洗   0.5   常温
  15   电铸   常规电铸镍
  16   水洗   0.5   常温
  17   烘干   60
  18   热处理   2   280
  19   溶解芯模   硫酸   20％   溶完为止   常温
  20   水洗   5   常温
  21   喷砂
  22   背衬   环氧树脂
实例1：
采用表1所示的工艺流程，即得到完整的高硬度铸造模具。其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍15.3克/升，次亚磷酸钠14.1克/升，醋酸钠12.8克/升，分别用少量蒸馏水溶解，将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层，该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，使表面硬度达到Hv900～1100。
实例2：
采用表1所示的工艺流程，即得到完整的高硬度铸造模具。其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍25.8克/升，次亚磷酸钠16.4克/升，醋酸钠14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层，该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，使表面硬度达到Hv900～1100。
实例3：
采用表1所示的工艺流程，即得到完整的高硬度铸造模具。其中化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍20克/升，次亚磷酸钠15.1克/升，醋酸钠13.7克/升，分别用少量蒸馏水溶解，将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层，该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理，使表面硬度达到Hv900～1100。

Claims (4)

1、高硬度铸造模具的制造方法，本发明的步骤为：
第一步  为芯模的制造及防酸处理
第二步  为金属化处理
第三步  为电铸镍或镍合金
采用常规的电铸镍或镍合金的方法；
第四步为  模具的背衬
模具的背衬要在不损坏电铸型腔的条件下进行，使裱背材料与壳体牢固结合，首先将模具壳体背面的油污、锈迹等清理干净，保留结瘤物，再浇注裱背材料环氧树脂；
其特征为：
所述的第一步的芯模的制造及防酸处理是采用涂有热熔胶的纸薄片制作芯模，芯模形状与所需型腔相反，把制品的图样输入快速成形机，快速制作出纸基的电铸芯模，芯模应在温度设定为40-50℃的烘箱中进行6h以上的干燥和去应力，最后选用改性环氧树脂涂料在纸基芯模上涂覆，干燥24小时以上；
所述第二步金属化处理选用化学镀镍的方法在芯模表面镀复导电层，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层；该金属层为非晶合金层，该层可以在金属层全部制作完成后，进行200℃、2小时的热处理；
或
所述的第三步和第二步合成为第二步，进行化学镀镍镀覆模具，使用的溶液为：硫酸镍15.3～25.8克/升，次亚磷酸钠14.1～16.4克/升，醋酸钠12.8～14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，需要使用上述溶液进行反复施镀，直至厚度达到所要求的厚度，一般要求最小局部厚度为1～3毫米，该层可以在制作完成后，进行200℃、2小时的热处理。
2、根据权利要求1所述的高硬度铸造模具的制造方法，其特征为：第二步金属化处理的化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍15.3克/升，次亚磷酸钠14.1克/升，醋酸钠12.8克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
3、根据权利要求1所属的高硬度铸造模具的制造方法，其特征为：第二步金属化处理的化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍25.8克/升，次亚磷酸钠16.4克/升，醋酸钠14.3克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
4、根据权利要求1所属的高硬度铸造模具的制造方法，其特征为：第二步金属化处理的化学镀镍层的制备方法为：称取药品：硫酸镍20克/升，次亚磷酸钠15.1克/升，醋酸钠13.7克/升，分别用少量蒸馏水溶解，先将纸基芯模分别在碱性除油液、清水中彻底除油清洗，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，施镀15分钟，可得到厚度为20～25微米的均匀致密光滑的化学镀镍层。
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