CN85107213A - 厚壁多孔件的电铸制造方法及其电铸装置 - Google Patents

Abstract

一种厚壁多孔件的电铸制造方法及其电铸装置，可以制造孔形尺寸要求上下一致的厚壁多孔件，例如制造摩擦纺纱机用的尘笼及石油过滤器用的过滤筒等。其方法为在电铸模的凹槽内充填发泡性糊状树脂，然后加热发泡，使其长成高度稍大于电铸件壁厚的立体状柔软弹性绝缘体，再进行电铸。电铸装置具有去气泡装置，其电铸模一半浸在电铸液内，一半露在空气中，在电铸模出液边的上方装有喷液嘴，在其入液边的接近电铸液表面处装有喷液管。

Description

本发明涉及一种用电铸工艺制造厚壁多孔件的方法，特别是制造孔形尺寸要求上下一致的厚壁多孔件的方法。本发明还涉及一种用以完成上述方法的电铸装置。

本发明的电铸制造方法及其电铸装置特别适用于制造像摩擦纺纱机用的尘笼这类厚壁多孔件。尘笼是摩擦纺纱机的关键部件，呈园筒形，具有一万多只直径不大于1毫米的贯穿园孔。过去，一般采用机械钻孔法制造，加工设备庞大，材料消耗多，工效很差。与机械钻孔法相比，采用电铸工艺制造多孔件，例如精密的筛、网等，具有设备简单、材料节省，工效高等优点。但是一般的筛网电铸法所形成的电铸件厚度很薄，通常不超过0.2毫米。同时孔型上下不一致，一般呈上大下小的倒锥形。因此不能适应厚度要求在0.5毫米以上，孔型要求上下一致的尘笼类厚壁多孔件的要求。一般筛网电铸法的上述缺点，是筛网电铸所采用的填孔法电铸模的结构造成的。亦即填孔法电铸模的导电部位（用以形成筛网骨架）和绝缘部位（用以形成筛网孔洞）通常处于同一平面上。在电铸时，在导电部位电沉积的电铸层，随着电铸时间的增加，由于电铸层侧边的导电作用，会逐步向绝缘部位扩展，形成倒锥形的孔。电铸时间越长、向绝缘部位的扩展越严重，在电铸层超过一定厚度时，甚至会复盖住整个绝缘部位表面而造成盲孔。在以感光膜作绝缘部位的感光膜法电铸模中，虽然感光膜突出于导电部位，但由于感光膜通常很薄（不超过0.05毫米），所以当电铸层厚度超过感光膜时，超过感光膜厚度的孔型仍呈上大下小的倒锥形，如法国专利2363643号所示。因此一般的筛网电铸法不能满足尘笼类厚壁多孔件的制造需要。

本发明是为了解决这一问题而提出的。本发明提供了一种能使孔型保持上下一致的厚壁多孔件的电铸方法，同时提供了一种能完成上述电铸方法的电铸装置。

本发明所提供的厚壁多孔件的电铸制造方法，包括在电铸模表面相当于电铸件的贯穿孔处的凹槽内充填发泡性糊状树脂，然后加热发泡，使其长成高度稍大于电铸件壁厚的立体状柔软弹性绝缘体，然后进行电铸，最后将电铸件从电铸模表面脱离并去除孔中残留的发泡树脂。

本发明所提供的可以完成上述电铸方法的电铸装置，包括支持电铸模及带动其转动的部件、槽体、阳极、电源、泵、过滤器及相应的连接件。其特征是电铸模的约1/2面积浸在电铸液内，另1/2面积露在空气中;在电铸模出液边的上方装有喷液咀，在电铸模入液边接近电铸液表面处装有喷液管。泵将电铸槽下部的电铸液经过滤器分别送入喷液咀及喷液管，使电铸液通过喷液咀呈连续扇面状逆电铸模转动方向喷到电铸模表面，同时通过喷液管的小孔呈排状在接近电铸液液面处喷向电铸模表面，使电铸模入液边的电铸液面强烈搅拌，从而可以有效地保证上述厚壁多孔件电铸制造方法的实施，得到表面平滑，孔型规整的厚壁多孔件。

本发明所提供的方法及装置的优点是能够使尘笼及石油过滤器用过滤筒等要求孔型上下保持一致的厚壁多孔件一次成型。设备简单，加工方便，成本低，工效高。

下面结合附图对本发明的内容作详细说明。

图1为已有技术中采用填孔法电铸模进行电铸的示意图。其中图1（A）为电铸前;图1（B）为薄壁电铸;图1（C）为厚壁电铸的情况。

图2为本发明带有立体状柔软弹性绝缘体的电铸模进行电铸的示意图。其中图2（A）为电铸前;图2（B）为薄壁电铸;图2（C）为厚壁电铸的情况。

图3为使发泡树脂发泡的加热方法示意图。

图4为本发明电铸装置的示意图。

图5为脱模方法示意图。

图6为模体孔中残留发泡树脂去除方法的示意图。其中图6（A）为去除前;图6（B）为涂布糊状树脂;图6（C）为去除残留发泡树脂的情况。

参见图1，在已有技术中，采用填孔法电铸模制造多孔件时，在电铸模（1）表面相当于电铸件贯穿孔处的凹槽（2）中充填有树脂（3）形成绝缘部位。电铸时，电铸金属在电铸模（1）表面露出金属的导电部位发生电沉积而形成电铸层。电铸结束后把电铸层从电铸模表面剥离，即得到带有贯穿孔的电铸件（4）（5）。但是在电铸时，随着电铸时间的增加，电铸层侧边开始导电，结果使电铸层的边缘逐渐向绝缘部位中心扩展，使孔形成上大下小的倒锥形，如图1（B）所示。在电铸时间更长时，电铸层向绝缘部位中心的扩展更严重，最终可能复盖住整个绝缘部位表面而形成盲孔，如图1（C）所示。因此采用填孔法电铸模制造多孔件时，电铸件的厚度通常不超过0.2毫米。

参见图2，为了电铸厚度在0.5毫米以上，同时孔型要求上下，保持一致的厚壁多孔件，如摩擦纺纱机用尘笼之类，本发明提出在电铸模表面相当于电铸件贯穿孔部位的凹槽中充填发泡性糊状树脂，然后通过加热发泡，使其长成突出于电铸模体表面的立体状柔软弹性绝缘体（6），其形状与凹槽的形状相同，且具有相当的高度。由于立体状的柔软弹性绝缘体（6）消除了电铸层（7）（8）的侧边导电作用，因此不论是在薄壁电铸，如图2（B），还是在厚壁电铸，如图2（C）的情况，都能使孔形保持上下一致。

根据上述基本构思，本发明厚壁多孔件的电铸制造方法的具体步骤有：

一、在电铸模体表面相当于电铸件的贯穿孔处的凹槽内充填发泡性糊状树脂并刮平。其中所用的电铸模体以采用不锈钢（例如18-8型不锈钢）制造较好。因为不锈钢具有强的自钝化特性，因而电铸后电铸件易于脱模，脱模后在凹槽中残留的发泡树脂易于去除，同时在电铸前，电铸模表面也不需要进行专门的钝化处理。采用铜、铁等材料制造，其表面（包括槽内壁）镀有镍、铬等易钝化镀层的电铸模体也可以使用，但在电铸前，模体表面要进行例如在重铬酸钾水溶液中浸渍的钝化处理。

本发明所用的电铸模体的形状由电铸件的形状决定。可以是园筒形，平面形或其它形状。在电铸模体表面予先加工出凹槽的方法可以采用机械法，电火花法或蚀刻法等。但不论采用哪种方法，凹槽的形状和深度都应符合要求。

本发明所用发泡性糊状树脂由基体树脂、增塑剂和发泡剂组成。根据需要，可进一步加入稳定剂和充填剂。

其中基体树脂可以采用氯乙烯均聚物和氯乙烯与醋酸乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈以及乙烯酯、乙烯醚、马来酸酯等的二元或三元聚合物。另外，在乙烯-醋酸乙烯共聚物上使氯乙烯接枝聚合的接枝聚合物，以及上述这些共聚物和氯乙烯均聚物的混合物，氯乙烯和其它聚合物的混合物等也可以使用。在这些聚合物中，以分散法聚合的分散型树脂特别适用。除上述聚氯乙烯系树脂以外，乙烯系，苯乙烯系，丙烯系树脂也可以使用。

作为增塑剂，可以采用单体型的邻苯二甲酸酯类，己二酸酯类，壬二酸酯类、偏苯三酸酯类和聚合物型的磷酸酯类，环氧化合物类等。

作为发泡剂，可以采用偶氮化合物，如偶氮二羰基酰胺。N-亚硝基化合物，如N，N′-二甲基-N，N′-二亚硝基对苯二甲酰胺。以及磺酰肼化合物，如3·3′-二磺酰肼二苯砜等。

稳定剂在发泡性树脂中的作用是抑制基体树脂在加热时产生的热降解。同时也有降低发泡剂分解温度的作用。稳定剂可以采用镉、钡、铅、锌等金属的硷式盐，例如硷式硫酸铅、硷式亚磷酸铅等。也可以采用这些金属的有机酸盐，例如硬脂酸锌等。根据需要，在发泡性糊状树脂中还可以加入充填剂，例如碳酸钙、硫酸钡、氧化钛等。

在本发明中，为进行电铸件的脱模，特别是尘笼等园筒形电铸件的脱模，发泡性糊状树脂在发泡固化后所形成的立体状绝缘体必须是在脱模时易于被切断的柔软弹性体。为此，本发明所用发泡性糊状树脂的配合比例，对于100重量份的分散型基体树脂，增塑剂的添加量不得少于55重量份。增塑剂添加量过少，立体状绝缘体的硬度过大，将给脱模造成困难。反之，增塑剂添加量过多，糊状树脂的粘度过低，在凹槽中充填发泡后形成的立体状绝缘体达不到应有的高度。所以增塑剂的添加范围应控制在55～100重量份。其中最适宜的范围为75～85重量份。发泡剂的添加量，对于100重量份的分散型基体树脂，为2～4重量份。发泡剂添加量过多，发泡过大，不利于立体状绝缘体外形的保持。发泡剂添加量过少，发泡过小，影响立体绝缘体的高度。因此最好控制在2.5～3.5重量份。此外，根据需要，对于100重量份的分散型基体树脂，可添加稳定剂1～5重量份，充填剂10～20重量份。

按上述比例将基体树脂，增塑剂，发泡剂以及其它组份用三辊碾混机等碾混成各组份均匀分布的稠厚糊状体。把这种糊状体用适当的工具（例如刮刀）充填到电铸模表面予先加工好的凹槽中并刮平。

二、在电铸模体的下表面或内表面进行加热，使糊状树脂[11]发泡从凹槽中长出而成为立体状的柔软弹性绝缘体，以作为电铸模的绝缘部位。电铸模体的加热方法可见图3。其中加热元件[9]位于模体[1]的下部。而当模体为园筒形时，加热元件[9]位于模体[1]的内部。当电铸模体被加热到发泡剂分解温度时，发泡剂开始分解，糊状树脂发泡而从凹槽中向外长出，形成突出于模体表面的，内部多孔但表面封闭的立体状绝缘体，其形状与凹槽的形状相同。实验证明，这种立体状绝缘体可以经受住电铸过程中的各种作用而不被破坏。

三、在带有去气泡装置的电铸槽中进行电铸。上述带有立体绝缘体的电铸模在电铸过程中，在电铸模表面，特别是在立体状绝缘体表面极易附着电铸反应所析出的气泡。这些气泡如不加以驱除，会使电铸件表面粗糙，孔形不规整。因此本发明的电铸是在带有去气泡装置的电铸槽中进行的。图4为该电铸槽的示意图。电铸模[1]的约1/2面积浸在电铸液[14]内，另1/2面积露在空气中。电铸时电铸模[1]绕轴旋转。在电铸模[1]逆时针旋转时，在其右上方装有喷液咀[12]在电铸模[1]入液边（图4中为左侧）接近电铸液表面处装有喷液管[13]。泵[17]将电铸槽下部的电铸液经过滤器[18]送入喷液咀[12]及喷液管[13]。从过滤器[18]流出的清净电铸液通过喷液咀[12]呈连续扇面状逆电铸模[1]转动方向喷射到电铸模[1]的表面，把附着在电铸模[1]表面的气泡打破和驱除。从过滤器[18]流出的另一部分清净电铸液通过喷液管[13]的小孔呈排状喷出，使电铸模[1]进入电铸液一侧的电铸液面强烈搅拌，把电铸模[1]表面可能残留的气泡进一步上浮去除。实验证明，对于带有立体状绝缘体的电铸模，采用图4所示的带有去气泡装置的电铸槽进行电铸，可以获得表面平滑，孔型规整的厚壁多孔件。除图4中的机械式去气泡装置外，利用其它方式，例如超声波等去气泡的装置也可以使用。

本发明对电铸液无特殊要求。可以根据电铸件所要求的材料，如铜、铁、镍及合金等，选用相应的常规电铸液进行电铸。以电铸镍为例，常规的瓦特型电铸液和氨基磺酸镍型电铸液都可以使用。

四、脱模。电铸结束后，对于尘笼等园筒形电铸件，采用机械或液压式顶升法进行脱模。即如图5所示，将电铸模[1]固定，通过压力机等在电铸件[8]上施加一定压力，使电铸件[8]沿图5中箭头A的方向运动，将一边在电铸模中一边在电铸件中的立体状绝缘体切断，最后从电铸模表面脱离。由于本发明的发泡性糊状树脂所形成的立体状绝缘体是柔软的弹性体，在电铸件与电铸模产生相对移动时很容易被切断，所以不会对脱模产生妨碍。对于平面形的电铸件，可以采用常规的脱模方法，此时不一定要切断立体状绝缘体。

五、去除电铸模及电铸件孔内残留的发泡树脂。去除电铸模凹槽中残留的发泡树脂的方法与去除电铸件孔中残留的发泡树脂的方法完全相同。现仅以电铸模为例加以说明，如图6。其中图6（A）为去除前的情况。发泡树脂在脱模时被切断，残留在电铸模[1]的凹槽内。去除时在残留有发泡树脂[10]的电铸模[1]表面涂布一层由基体树脂和增塑剂组成的糊状树脂[20]，如图6（B）。糊状树脂[20]的成份与上述发泡性糊状树脂中的有关成份相同。然后用烘箱等进行加热，使糊状树脂[20]固化。等冷却后，将已固化的糊状树脂层和与其固结在一起的残留发泡树脂[10]一齐撕下，如图6（C）。

下面，以实例具体地说明本发明。

实例一：

把具有表1组成成份的发泡性聚氯乙烯糊状树脂充填在18-8型不锈钢制模具表面的小孔内。刮平后，用电加热器从模具内表面把模具加热到发泡剂分解温度，使糊状树脂发泡而长成高度为1毫米左右的园柱体。然后把模具放入图4的带有去气泡装置的电铸槽中进行电铸。电铸液为瓦特型电铸液，温度60℃，阴极电流密度14A/dm时间8小时。结果得到长230毫米，直径60毫米，壁厚0.7毫米，在180毫米长度范围内分布有13284只直径为1毫米的贯通孔的Ni-S合金制摩擦纺纱机用尘笼。

表1（单位：重量份）

分散型聚氯乙烯    100;    轻质碳酸钙    15;

邻苯二甲酸二辛酯    55;    硬脂酸锌    0.5;

邻苯二甲酸丁·苄酯    20;氧化锌    0.5;

环氧十八烷辛酯    5;液体铅钡    2.5;

偶氮二羰基酰胺    3;

实例二：

把具有表1组成成份的发泡性聚氯乙烯糊状树脂充填在黄铜制外表面镀有金属铬层的电铸模具表面的小孔中。刮平后，用电加热器从模具内表面把模具加热到发泡剂分解温度，使糊状树脂发泡而长成高度为0.8毫米左右的园柱体。然后把模具放入图4的带有去气泡装置的电铸槽中进行电铸。电铸液为氨基磺酸镍型电铸液，温度50℃，阴极电流密度25A/dm²，时间5小时。结果得到长500毫米，直径321毫米，壁厚0.5毫米，在474毫米长度范围内分布有47万4千只直径为0.6毫米的贯通孔的Ni-Co-S合金制石油过滤器用过滤筒。

本发明所提供的可以完成上述电铸方法的电铸装置（或称电铸槽）如图4所示。其具有去气泡功能的结构特征及作用原理在上述电铸方法具体步骤三中已有叙述。电铸模[1]半浸式旋转，喷液咀[12]喷射连续扇面状液流和喷液管[13]对电铸模[1]入液边电铸液产生强烈搅拌，是本发明电铸装置去除电铸模[1]表面吸附气泡的主要手段。为达到良好的去气泡效果，电铸模[1]半浸式旋转的旋转速度应控制在每分钟10～30转，最好控制在每分钟15～20转。电铸模[1]转速过高，被立体状绝缘体带起的电铸液将贴附在电铸模表面，使电铸模表面吸附的气泡不破裂，不排出，照原样被重新带入电铸液，造成电铸件缺陷。电铸模[1]转速降低，有利于吸附气泡的破裂消除，但转速过低，将对电铸层的结合力产生不利影响。所以最好控制在每分钟15～20转。从喷液咀[12]喷出的连续扇面状液流，是打破和驱除电铸模[1]表面吸附气泡的主要作用力。因此喷液咀[12]的结构和尺寸应能保证喷出的连续扇面状液流可以作用到电铸模[1]表面的整个区域，特别是立体状绝缘体的分布区域。同时应能保证喷出的扇面状液流具有足够和适当的冲刷力。在一定的泵压下，扇面状液流的冲刷力决定于喷液咀[12]开口缝隙的宽窄。喷液咀[12]开口缝隙过宽，扇面状液流的冲刷力不足、不易在液流与转动的电铸模[1]接触的瞬间，打破和驱除接触区的所有气泡。开口缝隙过窄，扇面状液流的冲刷力过大，在电铸开始阶段，有可能把立体状绝缘体冲落。因此喷液咀[12]开口缝隙的宽度应该控制在0.2～1.5毫米，最好控制在0.6～1.0毫米。喷液管[13]的作用是通过在电铸液面下接近液面处喷射排状的液柱，使电铸模[1]入液边的电铸液产生强烈而均匀的搅拌。因此，喷液管[13]喷液孔的分布区长度应大于电铸模[1]的长度，以使电铸模[1]的整个入液边都受到搅拌所产生的冲刷和上浮作用。喷液管[13]喷液孔的直径和间距，以小而密为宜，在一定的泵压下，喷液孔直径过大，液柱产生的搅拌力不足，不能起到足够的冲刷和使气泡上浮的作用。反之，喷液孔直径过小，容易被电铸过程中可能进入槽内的异物局部堵塞。因此喷液管[13]的喷液孔直径应控制在0.5-1.5毫米，最好控制在0.8～1毫米。实验证明，本发明电铸装置的去气泡效果良好，而且具有结构简单，容易制造，成本低，不额外消耗动力等优点。

Claims (11)

1、一种用电铸工艺制造厚壁多孔件的方法，包括在电铸模上相当于电铸件的贯穿孔处的凹槽内充填发泡性糊状树脂，然后加热发泡，使其长成高度稍大于电铸件壁厚的立体状柔软弹性绝缘体，然后进行电铸，最后将电铸件从电铸模表面脱除并去除孔中残留的发泡树脂。

2、如权利要求1所述的方法，其中所充填的发泡性糊状树脂的成份以重量计为基体树脂100份，增塑剂55～100份，发泡剂2～4份以及根据需要的稳定剂1～5份和充填剂10～20份。

3、如权利要求2所述的树脂，其中基体树脂为分散型聚氯乙烯，增塑剂为75～85重量份，发泡剂为2.5～3.5重量份。

4、如权利要求1所述的方法，其中所用的电铸模材料为不锈钢或镀有易钝化镀层的金属材料。

5、如权利要求1所述的方法，其中使发泡树脂发泡的加热方法是使电铸模从下表面或内表面均匀受热。

6、如权利要求1所述的方法，其中电铸是在加有去气泡装置的电铸槽中进行的。上述电铸槽包括泵[17]，过滤器[18]，喷液咀[12]及喷液管[13]，通过泵[17]及过滤器[18]将电铸槽[15]内的电铸液送入喷液咀[12]和喷液管[13]，喷液咀[12]将电铸液呈扇面状逆电铸模[1]转动方向喷射到电铸模[1]的表面，喷液管[3]将电铸液喷入槽液，使电铸模[1]入液边的液面强烈搅拌，从而去除电铸模表面所吸附的气泡。

7、如权利要求1所述的方法，其中脱模采用顶升法，在脱模过程中，立体状柔软弹性绝缘体被切断，切断后残留在孔中的绝缘体，通过在电铸模[1]或电铸件表面涂以由基体树脂和增塑剂组成的糊状树脂并进行加热固化后，随糊状树脂层一齐撕去。

8、一种电铸装置，包括支持电铸模及带动其转动的部件，槽体、阳极、电源、泵、过滤器及相应的连接件，其特征在于电铸模[1]的约1/2面积浸在电铸液[14]内，另1/2面积露在空气中，在电铸模[1]出液边的上方装有喷液咀[12]，在电铸模[1]入液边接近电铸液表面处装有喷液管[13]，泵[17]将电铸槽下部的电铸液经过滤器[18]分别送入喷液咀[12]及喷液管[13]，使电铸液通过喷液咀[12]呈连续扇面状逆电铸模[1]转动方向喷到电铸模[1]表面，同时通过喷液管[13]的小孔呈排状在接近电铸液液面处喷向电铸模表面。

9、如权利要求8所述的电铸装置，其中电铸模的旋转速度为每分钟10～30转。

10、如权利要求8所述的电铸装置，其中喷液咀[12]开口缝隙的宽度为0.2～1.5毫米。

11、如权利要求8所述的电铸装置，其中喷液管[13]的喷液孔的直径为0.5～1.5毫米。

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