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电铸是一种精密特种加工技术,它利用电沉积原理把金属沉积到芯模上,然后脱模产生零件。电铸技术主要用于传统工艺难以加工的金属零件的制造,经济实用。采用传统的电铸工艺可以获得许多具有特殊功能的电铸层,但是存在所得到的铸层组织不均匀、性能不够稳定等缺陷。磨擦辅助精密电铸技术是一种新型的电铸技术,它大大地提高了电铸的工艺性能。
为了实现非回转体类零件的精密电铸成形,提高电铸层的质量和电铸速度,本文提出了阴极平动式磨擦辅助精密电铸,在电铸液中充满陶瓷微珠等一类硬质粒子,阴极在平动机构的驱动下做平动,使硬质粒子不断磨擦和撞击阴极表面。
完成的主要工作如下:
(1)以高性能精密电铸机床为基础,构建阴极平动式磨擦辅助精密电铸加工系统的软、硬件平台;
(2)研究了电流密度、平动速度等加工参数对于阴极平动式磨擦辅助精密电铸加工的金属镍电铸层的影响,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,对所制备电铸层的表面状况和微观结构进行检测与分析;
(3)通过对金属镍的电铸试验表明:阴极平动式磨擦辅助精密电铸能很好地去除沉积层表面的针孔、麻点等缺陷,获得的电铸层外表面Ra值达到0.016μm。而且所采用的电流密度比传统电铸技术高很多,电铸速度大幅提高。与传统电铸技术相比,阴极平动式磨擦辅助精密电铸能有效地改变电铸层的组织结构,细化晶粒,并使晶粒分布更加均匀,各晶面的衍射强度降低,择优程度明显改变,电铸层机械性能得到了提高。
(4)应用阴极平动式磨擦辅助精密电铸技术对复杂型面的电铸成形,取得很好的电铸效果。所得的金属镍电铸层厚度均匀、表面光亮平整。