复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统及方法技术方案

一种复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统及方法，属于电铸加工领域。该技术采用镂空的不溶性象形阳极（3）和微幅运动机构（1）。在电铸过程中，阳极采用镂空的不溶性象形阳极，阴阳极之间保持小间隙。微幅运动机构（1）带动阳极（3）以适当的幅度和频率进行微幅运动，能够避免镂空部位对阴极表面电场的影响，并且能够有效地搅拌溶液，去除阴极表面吸附的氢气泡，提高电沉积的传质速度。应用本发明专利技术能够保证阴极表面获得较均匀的电场和流场，从而提高复杂薄壁型面电铸层的均匀性。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术一种复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统及方法，属于精密电铸工艺方法。

技术介绍

复杂薄壁零件由于其质量轻，强度高等特点被广泛用于航空宇航领域，特别是在现代飞行器追求高速，高机动和轻量化的要求下。薄壁零件具有结构形状复杂、壁厚尺寸小等特点。利用传统加工时，很容易使薄壁零件受力变形、受热变形、振动变形的影响。电铸技术是以电沉积原理为基础的精密加工方法，具有复制精度高、工具电极无损耗及非接触加工的优点，有利于薄壁零件的制造成形加工，比如框架式复合材料模具，其型面的电铸应用。
电铸过程中，阴极表面电场分布的均匀性是保证电铸件厚度均匀性及其机械性能的关键，而阳极形状和位置又决定了阴极表面电场的分布。与此同时，在金属离子沉积过程中，阴极表面会析出大量氢气，并且以气泡的形式滞留在阴极表面，如果不能及时排除，将会阻碍金属离子沉积，也会影响电铸层的物理和机械性能。

技术实现思路

本专利技术的目的在于针对复杂薄壁型面电铸技术中电铸层厚度均匀性和表面质量较差问题，提供一种能够制造出电铸层均匀性好、表面质量高的电铸系统及电铸方法。
一种复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统，包括电源、储液槽、带溢流槽的电铸槽、与上述储液槽及电铸槽相连电铸液循环过滤系统、位于储液槽的温控加热系统；其特征在于：
上述电铸槽中，由下向上依次为绝缘材料阴极固定夹具、阴极芯模、镂空式不溶性象形阳极；镂空式不溶性象形阳极的内轮廓形状与所述阴极芯模的内轮廓相对应，即镂空式不溶性象形阳极的内轮廓与阴极芯模的内轮廓各处距离相等；距离为1-5mm；镂空式不溶性象形阳极内轮廓孔的大小为1-2mm，所有孔大小不要求相等，阳极内轮廓的孔间距离为4-6mm；该系统还包括与镂空式不溶性象形阳极相连的微幅运动机构。
复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统的电铸方法，其特征在于包括以下过程：微幅运动机构带动镂空式不溶性象形阳极微幅振动，运动幅度为1-3mm，且运动幅度大于镂空式不溶性象形阳极的孔的大小，避免了镂空结构对阴极表面电场的影响；并且微幅振动能有效搅拌溶液。镂空式不溶性象形阳极的镂空结构，利于溶液的更新、氢气泡的排除出。
本专利技术的特征在于：1、采用镂空的不溶性象形阳极，有利于更新溶液和排出氢气泡。阴阳极之间采用小间隙配合（距离为1-5mm），保证阴极表面电场分布均匀性。镂空式不溶性象形阳极内轮廓孔的大小为1-2mm，阳极内轮廓的孔间距离为4-6mm，在这样的孔密度下，能够使得足够的溶液通过孔进入到阴极与阳极之间，保证阴极表面溶液能够及时地更新、氢气泡能够容易地排出。2、微幅运动机构带动阳极以适当的幅度和频率进行微幅运动，能够避免镂空部位对阴极表面电场的影响，并且能够有效地搅拌溶液，去除阴极表面吸附的氢气泡，提高电沉积的传质速度，保证阴极表面获得较均匀流场，从而提高复杂薄壁型面电铸层的均匀性和表面质量。
复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统，其特征在于：上述电铸槽的电铸液入口位于电铸槽的底部中间，电铸槽的电铸液出口位于溢流槽侧面下部，保证了电铸槽中液面的稳定。
复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统，其特征在于：上述电铸槽内，所述绝缘材料阴极固定夹具下方还有带孔隔板，使电铸溶液能够均匀地进入阴阳极间。
附图说明
图1是复杂薄壁结构电铸成形工艺装置整体结构示意图
图2镂空阳极工作原理图
图1中标号名称：1、微幅运动机构，2、引电装置，3、镂空的不溶性象形阳极，4、芯模，5、绝缘材料固定夹具，6、带孔隔板，7、电铸槽，8、溢流槽，9、温控仪，10、加热器，11、储液槽，12、球阀，13、溢流阀，14、过滤器，15、磁力泵，16、电源，17、工作平台，18、氢气泡，19、金属阳离子。
具体实施方式
实施本专利技术---“一种用于复杂薄壁型面电铸的镂空阳极”的装置，如图1所示，其装置包括微幅运动机构1、引电装置2、电铸槽7、储液槽11、磁力泵15、过滤器14、球阀12、溢流阀13、温控仪9、加热器10、电源16、工作平台17。
本专利技术专利“一种用于复杂薄壁型面电铸的镂空阳极”原理及过程：采用可导电的材料（如不锈钢等）加工而成的芯模作阴极4，与阴极相对的阳极内轮廓形状，经过仿形设计的象形阳极3采用可导电材料（如钛网等）加工成镂空结构。电铸液循环过滤，并通过温控加热装置，保持温度恒定；微幅运动机构1带动阳极3以适当的微幅运动，芯模4通过绝缘材料夹具5进行固定，阴极与阳极保持小间隙配合（距离为1-5mm）。电铸液从电铸槽底部进行缓慢供液，电铸液面的稳定，依靠溢流槽8来维持。在阴极电沉积过程中，阳极采用镂空的不溶性象形阳极，与阴极采用小间隙配合（距离为1-5mm），能够使阴极表面获得均匀的电场；镂空式不溶性象形阳极内轮廓孔的大小为1-2mm，阳极内轮廓的孔间距离为4-6mm，保证孔的密度情况下，使得足够溶液通过孔进入到阴阳极之间，确保阴极表面及时地更新溶液、排出氢气泡；阳极3的微幅运动，能够避免镂空部位对阴极表面电场的影响，并且能够有效地搅拌溶液，去除阴极表面吸附的氢气泡，提高电沉积的传质速度，保证阴极表面获得较均匀流场。电铸层达到规定厚度后，切断电源，停止电铸，将芯模取出，清洗干燥后，分离金属沉积层，即可得到所需的满足性能要求的电铸零件。
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【技术保护点】
一种复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统，包括电源（16）、储液槽（11）、带溢流槽（8）的电铸槽（7）、与上述储液槽（11）及电铸槽（7）相连电铸液循环过滤系统、位于储液槽（11）的温控加热系统；其特征在于：上述电铸槽（7）中，由下向上依次为绝缘材料阴极固定夹具（5）、阴极芯模（4）、镂空式不溶性象形阳极（3）；上述镂空式不溶性象形阳极（3）的内轮廓形状与所述阴极芯模（4）的内轮廓相对应，即镂空式不溶性象形阳极（3）的内轮廓与阴极芯模（4）的内轮廓各处距离相等；距离为1‑5mm；上述镂空式不溶性象形阳极（3）内轮廓孔的大小为1‑2mm，所有孔大小不要求相等，阳极内轮廓的孔间距离为4‑6mm；该系统还包括与上述镂空式不溶性象形阳极（3）相连的微幅运动机构（1）。

【技术特征摘要】
2015.12.14 CN 20151092081411.一种复杂薄壁型面制造的微幅运动镂空阳极电铸系统，包括电源（16）、储液槽（11）、带溢流槽（8）的电铸槽（7）、与上述储液槽（11）及电铸槽（7）相连电铸液循环过滤系统、位于储液槽（11）的温控加热系统；其特征在于：
上述电铸槽（7）中，由下向上依次为绝缘材料阴极固定夹具（5）、阴极芯模（4）、镂空式不溶性象形阳极（3）；
上述镂空式不溶性象形阳极（3）的内轮廓形状与所述阴极芯模（4）的内轮廓相对应，即镂空式不溶性象形阳极（3）的内轮廓与阴极芯模（4）的内轮廓各处距离相等；距离为1-5mm；
上述镂空式不溶性象形阳极（3）内轮廓孔的大小为1-2mm，所有孔大小不要求相等，阳极内轮廓的孔间距离为4-6mm；
该系统还包括与上述镂空式不溶性象形阳极（...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱增伟，马群，沈春健，汤继磊，唐小聪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32