TWI388698B - 電鑄法 - Google Patents

Description

電鑄法

本發明係有關於用以製造金屬零件之電鑄法。

透過對母模進行金屬的膜厚電鍍(電沉積)以形成金屬成型品的電鑄技術乃習知。透過在母模之不需要電沉積的部分形成絕緣膜，可僅在所期望部分電沉積金屬，但是被絕緣膜所遮斷之電流的一部分流入絕緣膜近傍的電沉積部分而使電沉積量部分地增加的結果，具有所謂電沉積後之金屬層厚度變不均一的問題。例如，在專利文獻1中有記載將電鑄後之金屬層表面(母模的相反側)研磨並予以平滑化的意旨。

如此，在以往的電鑄而言，無法控制金屬成型品的表面(電沉積於母模上的面之相反側)之形狀，且可成型的形狀大有限制。

[專利文獻1]特開平8-225983號公報

有鑒於前述問題點，本發明之課題在於提供一種可對電沉積於母模上的面之相反面的形狀作制控之電鑄法。

為解決前述課題，根據本發明的電鑄法為，在形成有模腔的導電性之母模的外表面及前述模腔的側壁面形成絕緣層，將前述母模配置在電解槽內並施加電壓，於前述模腔 的底面電沉積金屬，在前述模腔之中以殘留具有該模腔寬度1/3以上，較好係2/3以上的高度之空間的方式成長金屬層之方法。

依據此方法，透過在未對模腔之內部空間全體進行金屬電鑄之下，停止金屬層的成長而殘留模腔之寬度的1/3以上、較好為2/3以上的空間，使形成在模腔側壁面之絕緣層的上部，遮斷欲從與對向電極之模腔未正對的部分斜向流入既電沉積的金屬層之電流，所以被電沉積之金屬的厚度沒有發生不均的情形。因此，被電鑄之金屬層係成為與母模之未形成有絕緣層的部分之距離呈一定的方式均一地成長。

又，在本發明的電鑄法中，前述絕緣層更可形成在前述模腔之底面周緣部之至少一部分。金屬層因為是以與母模之未形成有絕緣層的部分之距離呈一定的方式成長，所以係以在底面之外周部的絕緣層之上部形成曲面般地形成金屬層。依此，可對金屬成型品之母模的相反側之緣部作倒角。

又，在本發明之電鑄法中，前述底面亦可為對垂直於電壓施加方向的面之傾斜角度是60∘以下的面之集合。藉由作成使母模之未形成有絕緣層的面從在與對向電極之間的電壓施加方向垂直的面傾斜不大於60∘，使得其傾斜的面將來自對向電極的電流斜向引入，可防止金屬層不均一成長。

又，在本發明之電鑄法中，亦可在前述側壁面形成擴大前 述模腔的開口面積之段差部。依此，可使金屬成型品的一部分突出於與電壓施加方向不同的方向。

又，在本發明之電鑄法中，前述電沉積之終點亦可依所供給的電流量之總和來判定。所電沉積之金屬的總量因為與所供給的電流量呈比例，所以就算不直接測定也可得知成長後之金屬層的厚度。

根據本發明，因為是殘留模腔之寬度的1/3以上之空間地停止金屬層的成長，所以電流從金屬層側方流入，成型後的金屬層之厚度變得均一，而無需對母模的相反側之表面進行後處理加工。

茲就本發明之實施形態，一邊參照圖式一邊作說明。

第1圖係顯示由本發明所電鑄的金屬成型品1與其電鑄所使用的導電性的母模2之斷面。母模2係在貯留電解液的電解槽內與對向電極對向配置，且與對向電極之間被施加電壓。所謂的電鑄係指，透過對電解液流通電流使已電解的金屬電沉積於母模2之厚膜電鍍技術，而透過將利用該電鑄而電沉積於母模2上的金屬層自母模2剝離，以形成反轉轉印有母模2的形狀之金屬零件的技術。

本發明所使用的母模2為，形成有作為金屬成型品1之反轉型的模腔3，在與對向電極對向的外表面4之未形成有模腔3的部分，與模腔3之側壁面5形成有絕緣層F。然而， 在模腔3之底面6未形成有絕緣層F。

將新的母模2配置在電解槽，對母模2與對向電極之間施加電壓而進行通電時，如第2圖所示，使電解液中的金屬離子電沉積於其表面而形成金屬層7。一方面，因為絕緣層F會遮斷電流，所以就算是對母模2與對向電極之間施加電壓，絕緣層F未直接電沉積金屬。因此，在模腔3的內部，金屬層7從底面6朝電壓施加方向持續成長下去。

在本發明中，如第1圖所示，係以金屬層7成長到所期望的金屬成型品1之高度時，會殘留具有模腔3之寬度W的1/3以上的高度H之空間的方式事先設計模腔3。亦即，在本發明中，係以在模腔3的上部殘留H≧1/3W的頭部空間的方式決定停止金屬層7之成長的終點。

尚且，依據法拉第定律，流通於母模2與對向電極之間的電流之總和與被電沉積之金屬的總量是呈比例關係，所以透過累計所供給之電流的電流值可檢測電鑄的終點。

透過在模腔3之上部殘留H≧1/3W的頭部空間之方式來停止金屬層7的成長，使得形成在模腔3之側壁面5的絕緣層F之上部遮斷從金屬層7與對向電極的外表面4對向之位置斜向流入的電流，在金屬層7全體流通均一的電流，而使金屬層7均一地成長。

因此，經金屬層7成長而成的金屬成型品1，其與母模2之相反側的對向電極對向之面係離底面6具有一定距離，且成為仿製模腔3的形狀。

第3圖顯示確認了依據模腔的寬度W與殘留在金屬成型品1之上的頭部空間的高度H之比，而在金屬成型品1之金屬層7的厚度上會產生哪種程度不均之結果。金屬層7之厚度的不均係以金屬層7之最薄部分的厚度(最小高度)與最厚部分的厚度(最大高度)之比作評估。

如此一來，若頭部空間的高度H為模腔之寬度W的1/3以上的話，則金屬層7之厚度的不均成為5%以下，被抑制成在實用上幾乎沒有問題的程度。再者，若頭部空間的高度H是模腔之寬度W的2/3以上的話，則金屬層7之厚度的不均成為1%以下，抑制到幾乎可忽略的程度。

第4圖顯示金屬成型品1及母模2的長度方向之斷面。如圖示般，模腔3係由底面6的深度不同，且各自與對向電極正對(與電壓施加方向垂直)之3個平面部6a,6b,6c、以及連接平面部6a,6b,6c並對與電壓施加方向垂直的面傾斜之傾斜面部6d,6e所構成。

在此，頭部空間的高度H係模腔3的最浅部分所殘餘空間的高度。如同此第4圖所示般，比起頭部空間的高度H，即使模腔3的長度較長，若頭部空間的高度H是模腔3之寬度(橫向距離變短的方向之長度)W的1/3以上的話，則金屬成型品1的厚度沒有不均一的情形。

又，相對於具有傾斜面部6d,6e的底面6，金屬層7係以分別在平面部6a,6b,6c及傾斜面部6d,6e上各自厚度成為相等(與底面6之距離呈一定)般地疊層並進行電沉積。在平面 部6a與傾斜面部6d，及，平面部6b與傾斜面部6e所形成的角上，金屬層7亦係以其厚度變相等(與底面6之距離呈一定)般地疊層並電沉積。

第5圖顯示了改變傾斜面部6d、6e的傾斜角度θ(和垂直於電壓施加方向的面之間形成的角度)，並測定金屬層7的厚度之不均的結果。如同圖示般，傾斜面部6d、6e的傾斜角度θ若為60∘以下，則金屬層7之厚度的不均係1%以下，完全沒有問題。然而，傾斜面部6d、6e的傾斜角度θ超過60∘時，金屬層7的厚度產生不均。此外，此金屬層7之厚度的不均，在與中段的平面部6b相較之下，上段的平面部6a及下段的平面部6c有變大的傾向。

如此一來，以本發明而言，係以將傾斜面部6d、6e的傾斜角度θ設為60∘以下的方式，透過在底面6上設置深度的變化，也可作成將金屬成型品1的設計之厚度保持一定條件下，朝電壓施加方向彎曲者。換言之，底面6不一定需要與對向電極正對。

接著，第6圖乃顯示本發明之變形例的模腔3與金屬層7之成長過程。此模腔3係透過在側壁面5的中段形成段差部5a而自中途擴大模腔3的斷面積，使模腔3的開口面積形成比底面6還大。又，覆蓋段差部5a的絕緣層F係以覆蓋底面6上的周緣部6f之方式延伸著。

使用此模腔3作電鑄時，首先，對未受絕緣層F覆蓋的底面6之表面電沉積金屬層7。接著持續施加電壓後，金屬層 7係以與底面6之未受絕緣層F覆蓋的部分之距離呈一定而在覆蓋底面6之周緣部6f的絕緣層F之上重疊覆蓋般地成長。

再者，通以電流而使金屬層7成長之後，在段差部5a之上，金屬層7亦突出成長。此時，從未受絕緣層F覆蓋的底面6所看見之在段差部5a所遮蔽的部分，金屬層7係以與段差部5a的緣部之距離呈一定的方式成長。

如此，透過在模腔3設置段差部5a，金屬成型品1係被鑄造成突出於段差部5a上部的形狀。又，透過將底面6之周緣部6f以絕緣層F覆蓋，而得以作成在其上部將金屬成型品1倒角的形狀。亦即，透過使用本變形例，可在反轉轉印有母模2的形狀之形狀的表面上形成追加有R狀倒角的金屬零件。

作為一例，第7圖乃顯示由本發明所形成之電子零件用的接點構件之形狀。依據本發明，此種形狀的金屬零件，可不需要任何後處理加工之下，僅利用電鑄即可形成。

1‧‧‧金屬成型品

2‧‧‧母模

3‧‧‧模腔

4‧‧‧外表面

5‧‧‧側壁面

5a‧‧‧段差部

6‧‧‧底面

6a,6b,6c‧‧‧平面部

6d,6e‧‧‧傾斜面部

7‧‧‧金屬層

F‧‧‧絕緣層

[第1圖]本發明之實施形態的金屬成型品與母模的寬度方向之斷面圖。

[第2圖]顯示第1圖之金屬成型品的電鑄過程之斷面圖。

[第3圖]顯示根據頭部空間的高度與模腔的寬度之比的金屬層厚度之不均的變化圖表。

[第4圖]第1圖之金屬成型品與母模的長度方向之斷面圖。

[第5圖]顯示根據底面的傾斜面部之傾斜角度的金屬層厚度之不均的變化圖表。

[第6圖]顯示本發明之變形例的模腔之斷面圖。

[第7圖]利用本發明所形成之接點構件的斜視圖。

1‧‧‧金屬成型品

2‧‧‧母模

3‧‧‧模腔

4‧‧‧外表面

5‧‧‧側壁面

6‧‧‧底面

F‧‧‧絕緣層

W‧‧‧寬度

H‧‧‧高度

Claims (9)

1. 一種電鑄法，其特徵為：在形成有模腔的導電性之母模的外表面及前述模腔的側壁面形成絶緣層，將前述母模配置在電解槽內並施加電壓，於前述模腔的底面電沉積金屬，在前述模腔之中以殘留具有該模腔寬度1/3以上的高度之空間的方式成長金屬層。
2. 如申請專利範圍第1項之電鑄法，其中：前述絶緣層更形成在前述模腔之底面的周緣部之至少一部分。
3. 如申請專利範圍第1項之電鑄法，其中：前述底面，係對與電壓施加方向垂直的面之傾斜角度是60°以下的面之集合。
4. 如申請專利範圍第2項之電鑄法，其中：前述底面，係對與電壓施加方向垂直的面之傾斜角度是60°以下的面之集合。
5. 如申請專利範圍第1項之電鑄法，其中：在前述側壁面形成擴大前述模腔的開口面積之段差部。
6. 如申請專利範圍第2項之電鑄法，其中：在前述側壁面形成擴大前述模腔的開口面積之段差部。
7. 如申請專利範圍第3項之電鑄法，其中：在前述側壁面形成擴大前述模腔的開口面積之段差部。
8. 如申請專利範圍第4項之電鑄法，其中：在前述側壁面形成擴大前述模腔的開口面積之段差部。
9. 如申請專利範圍第1至第8項中任一項之電鑄法，其中：依所供給之電流量的總和來判定前述電沉積之終點。