金属电镀

概述

“金属电镀完全可以成功应用于PolyJet模型,以提供一个更具装饰性的或更加结实坚硬的成型表面。 ”Mr. Paul Willment,英国Morganic Metal公司总监说到。“电镀可以改善Objet模型零件的物理特性,如拉伸强度和抗弯强度以及热变形温度。由于镍元素材质轻,易于设计,因此它被广泛 的应用于RP原型件的加工”。

Paul进一步指出,成功制作出具有电镀效果工件的关键在于正确的电镀操作。基本的RP设计做法应当遵循的 是首先准备良好的未经电镀的工件,而且最好经过电镀师的审核确认。因为选择适当的材料打印模型是进行电镀前最基本最重要的一步,在设计阶段也应该就设计品 的加工工艺要求征询材料供应商。

由于PolyJet模型是绝缘的非导体,它们首先必须进行镀前周期处理,在此期间通过无电解电镀工艺沉积一层金属层,使塑料部件金属化,获得导电性。
镀前周期需要经过粗化,中和,活化,还原以及无电解电镀工艺流程。

粗化

浸蚀槽里盛放了铬酐-硫酸高浓度混合溶液。溶液对Objet模型零件表面有选择性的进行氧化处理,产生凹凸不平的微观粗糙点,增大镀层与基体的接触面积,从而增强镀层与基体的结合力。

微观粗糙点的大小影响着电镀层的附着性以及其他相关物理特性。经浸蚀处理后的工件必须清除材料表面残留的浸蚀溶液。

中和(敏化处理)

在中和槽中使用弱酸或碱性溶液,以化学中和反应的原理去除工件表面的浸蚀溶液。

活化

这一步骤中,将在已经敏化处理的表面上生成一层具有催化活性的重金属膜,以进行无电镀金属沉积前的准备工作。这一工作分为两个步骤,第一步是将液体浸满电解槽,第二步涉及到另一种溶液,即准备将Objet模型零件进行镀镍处理。

还原

经活化液处理的工件必须进行还原处理,以防止工件表面残留的活化剂。同时还可以提高工件表面的催化活性,以确保金属在无电解电镀过程中迅速沉积到工件表面。

无电解电镀

镀液槽是镀前处理周期的最后一个反应槽。一层很薄的金属此时被沉积到Objet模型零件上。可以使用的金属有镍或铜,这依赖于处理对象的应用领域。无电解电镀有利于电镀工件在腐蚀性的恶劣环境下使用。

电镀

目前有许多种方法可以用于塑料工件的电镀。其中一些方法如下:
  • 焦磷酸盐镀铜
  • 酸性镀铜溶液
  • 半光亮镀镍溶液
  • 镀铬溶液


溶液控制

以上描述的工艺应该在最好的情况下进行。你需要在每个步骤完成之后清洗被电镀的PolyJet模型。因此,必须小心留意不同方面的各个要素。pH值,温度,或光亮剂的水平波动都可能使整个工艺流程前功尽弃。霍尔槽是电镀中最重要的工具之一。它可以显示当前的电流范围,沉积层外观,并检查是否有杂质。无论溶液中有任何的变化,都可以通过霍尔槽获知。电镀工艺的疑难问题解答是一个相当漫长的过程。这其中可以有成百上千的对于电镀槽出现问题原因的解释。因此你需要了解电镀工业里最常出现的故障排除的方法和技巧。

应用

金属电镀是指将一种金属覆盖到另一种材料表面。目前需要电镀工件的原因很多,它可以适用于不同的领域。
某些模型通过电镀以增加其坚固性,并提供一个坚硬的外壳。也可以通过电镀去避免外界环境对模型的侵蚀。还有一些是通过电镀以获得更具吸引力的外观效果。
如上文所述,金属电镀可用于多种领域。其中镀镍工艺是最常用的装饰方法之一。当镍和内层的铬元素结合后,就会出现一个明亮,富有光泽的表面,而且使工件具 备耐腐蚀,坚固的特性。你可以在汽车零部件,金属装饰件(如链条) 上发现它们。镀镍工艺的使用可归结为以下几个原因:
明亮,光泽的外观效果
  • 导电性
  • 可电镀各种各样材料
  • 坚固,耐磨损
  • 耐腐蚀
  • 耐用
汽车,家电,军事,船舶,卡车,电子和建筑市场等领域通常会用到金属电镀工艺。金属电镀可应用于如紧固件,支架,夹具,冲压件,传动杆和转子等零部件。

Objet三维打印,快速成型
图 1. 使用CAD软件设计的龙头模型。

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图 2. 模型在Objet Studio软件里的定位图。

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图 3. 具有金属导电性表面的Objet模型。

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图 4. 使用铜电镀后的初期模型。

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图 5. 使用镍电镀后的最终模型。