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      如何改善電鑄模具鍍層的均勻性


      按照法拉第電解定律,在電鑄過程中金屬沉積速度正比于陰極電流密度。因此,電流密度的分布決定了金屬沉積層的厚度分布。在電鑄具有復雜表面尤其帶有較大深寬比的溝槽的芯模時,電流密度分布極不均勻,槽底處電流密度遠小于槽頂處,因而金屬沉積層的分布也極不均勻。
      在常規直流電鑄模具時,兩電極之間是一個穩恒電流場,其電流分布可由拉普拉斯方程和相應的邊界條件描述。

      由于深槽電鑄時槽尖角邊緣處由于電場端效應,電力線非常集中,因此金屬沉積層很厚;而槽側壁對槽底起到了屏蔽作用,導致槽底電力線異常稀疏,金屬沉積層很薄。在電鑄過程中,電流場和金屬的這種不均勻分布是一種惡性循環。隨著電鑄過程的持續,電場分布不均勻導致了金屬沉積層分布的不均勻,這使深槽形狀趨于口小底大的葫蘆狀,從而進一步加劇了電場的不均勻分布。這一惡性循環的結果常常導致電鑄過程的失敗。


      在不計電流密度變化的條件下,鍍液在電鑄件表面沉積均勻厚度鍍層的能力以分散能力來表示。分散能力表現的是金屬分布與其他變化因素如導電率、極化度、電流效率和幾何形狀等之間的關系。改善分散能力的方法有:降低電流密度,增大陽極、陰極之間的距離,提高PH值、溫度和槽液金屬濃度等。在制造中靠恰當的裝掛,采用輔助陰極、屏蔽和仿形陽極或輔助陽極的做法,可以控制金屬分布,獲得較均勻的鍍層。用輔助電極法、周期換向法、加添加劑等辦法可以提高模具電鑄液的均鍍能力,但也存在著一些問題,如:電鑄時間往往較長,因此采用可溶性象形陽極,其形狀會發生明顯變化,大大削弱改善電場的能力:周期換向法對于改善宏觀電流分布效果甚微;靠添加劑或調整溶液成分在深槽情況下改善有限,而且往往會增加溶液維護的難度或大大降低生產率。
      因此,對于具有較大深寬比溝槽的芯模,可以采用組合式電鑄技術,先采用常規方法將對應于芯模上溝槽的電鑄制件的凸起部分作為獨立件加工出來,在電鑄時通過電沉積將這些單獨件與主體結構連接為一體。此外,采用選擇性射流電鑄(即在計算機的控制下,將高速射流電解液有選擇地噴向陰極的一種數控電鑄形式),也能改善電場的分布。

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