Электроформовка — это процесс формовки металла , при котором детали изготавливаются путем электроосаждения на модели, известной в отрасли как оправка . Проводящие (металлические) оправки обрабатываются для создания механического разделительного слоя или химически пассивируются для ограничения адгезии электроформы к оправке и, таким образом, обеспечения ее последующего разделения. Непроводящие (стеклянные, кремниевые, пластиковые) оправки требуют нанесения проводящего слоя перед электроосаждением. Такие слои могут быть нанесены химическим путем или с использованием методов вакуумного осаждения (например, напыления золота). Внешняя поверхность оправки образует внутреннюю поверхность формы.
Процесс включает пропускание постоянного тока через электролит, содержащий соли металла, подвергаемого электроформовке. Анодом является твердый металл, подвергаемый электроформовке, а катодом — оправка, на которую наносится (осаждаемая) гальванопластика. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута необходимая толщина гальванопластики. Затем оправка либо отделяется целиком, либо расплавляется, либо химически растворяется.
Поверхность готовой детали, которая находилась в тесном контакте с оправкой, воспроизводится в мельчайших деталях по отношению к оригиналу и не подвергается усадке, которая обычно наблюдается в литом металлическом объекте или следах инструмента фрезерованной детали. Растворная сторона детали менее четко определена, и эта потеря четкости увеличивается с толщиной отложения. В крайних случаях, когда требуется толщина в несколько миллиметров, происходит преимущественное наращивание материала на острых внешних кромках и углах. Эту тенденцию можно уменьшить с помощью экранирования или процесса, известного как периодический реверс, [1] , когда ток электроформовки меняет направление на противоположное на короткие периоды, а избыток преимущественно растворяется электрохимически. Готовая форма может быть либо готовой деталью, либо может использоваться в последующем процессе для получения позитива исходной формы оправки, например, при производстве виниловых пластинок или штампов для CD и DVD.
В последние годы гальванопластика приобрела новое значение в производстве микро- и наноразмерных металлических устройств, а также в производстве прецизионных литьевых форм с микро- и наноразмерными характеристиками для производства неметаллических микроформованных объектов благодаря своей способности воспроизводить поверхность оправки практически без потери точности.
В базовом процессе гальванопластики электролитическая ванна используется для осаждения никеля или другого электроформуемого металла на проводящую поверхность модели (оправки). После того, как осажденный материал наращивается до желаемой толщины, гальванопластика отделяется от подложки. Этот процесс позволяет точно воспроизводить текстуру и геометрию поверхности оправки при низкой себестоимости единицы продукции с высокой повторяемостью и превосходным контролем процесса.
Если оправка изготовлена из непроводящего материала, то ее можно покрыть тонким проводящим слоем.
Главное преимущество гальванопластики заключается в том, что она точно воспроизводит внешнюю форму оправки. Как правило, точная обработка полости является более сложной задачей, чем обработка выпуклой формы; однако, для гальванопластики справедливо обратное, поскольку внешняя часть оправки может быть точно обработана, а затем использована для гальванопластики точной полости. [2]
По сравнению с другими основными процессами формовки металла ( литье , ковка , штамповка , глубокая вытяжка , механическая обработка и изготовление ), гальванопластика очень эффективна, когда требования требуют экстремальных допусков, сложности или легкого веса. Точность и разрешение, присущие фотолитографически изготовленной проводящей узорчатой подложке, позволяют производить более тонкие геометрии с более жесткими допусками, сохраняя при этом превосходное определение кромок с почти оптической отделкой. Электроформованный металл может быть чрезвычайно чистым, с превосходными свойствами по сравнению с кованым металлом из-за его утонченной кристаллической структуры. Несколько слоев электроформованных металлов могут быть связаны вместе или с различными материалами подложки для создания сложных структур с «наращенными» фланцами и выступами.
Сообщалось о допуске от 1,5 до 3 нанометров. [ необходима цитата ]
Гальванопластика позволяет изготавливать изделия самых разных форм и размеров, при этом основным ограничением является необходимость отделения изделия от оправки. Поскольку для изготовления изделия требуется только одна модель или оправка, можно экономически эффективно производить небольшие объемы продукции.