Кіріспе

Электроформалау – металл пішінін қалыптастыру процесі, онда бөлшектер модельге электродепозиция арқылы жасалады, ол өнеркәсіпте мандрел деп аталады. Өткізгіш (металл) мандрелдер механикалық бөліну қабатын жасау үшін өңделеді немесе электроформаның мандрельге жабысуын шектеу және одан кейін оны бөлуге мүмкіндік беру үшін химиялық пассивтеуден өткізіледі. Электр өткізбейтін (шыны, кремний, пластик) мандрелдерге электродепозиция алдында өткізгіш қабат жағу қажет. Мұндай қабаттар химиялық жолмен немесе вакуумдық әдістермен (мысалы, алтынды шашырату) жағылуы мүмкін. Мандрелдің сыртқы беті форманың ішкі бетін құрайды. Процесс электроформаланатын металдың тұздарын қамтитын электролит арқылы тұрақты ток өткізуді қамтиды. Анод – электроформаланатын қатты металл, ал катод – электроформаның жабысатын (төселген) мандрель. Процесс қажетті электроформа қалыңдығына жеткенге дейін жалғасады. Содан кейін мандрель бұзылмай бөлінеді, балқытылады немесе химиялық жолмен ерітіледі. Дайын бөлшектің мандрельмен тығыз жанасқан беті түпнұсқаға сәйкес егжей-тегжейлі көшіріледі және құю цехындағы металл бұйымдардағы ықшамдалуға немесе фрезерленген бөлшектің құрал іздеріне ұшырамайды. Бөлшектің ерітінді жағы нашар анықталған, ал анықталмаушылық деңгейі қабаттың қалыңдығымен бірге артады. Ерекше жағдайларда, бірнеше миллиметр қалыңдық қажет болғанда, материалдың өткір сыртқы жиектері мен бұрыштарында артық жинақталу байқалады. Бұл бейімділікті қорғау экраны арқылы немесе «мерзімді кері ток» деп аталатын процесс арқылы азайтуға болады, онда электроформалау тогы қысқа мерзімге кері бұрылып, артық материал электрохимиялық жолмен ерітіледі. Аяқталған форма дайын бөлшек бола береді немесе бастапқы мандрель пішінінің оң көшірмесін жасау үшін келесі процесте қолданылуы мүмкін, мысалы, винил пластинкаларын немесе CD және DVD матрицаларын жасауда. Соңғы жылдары, мандрель бетін дерлік ешқандай бұрмалаусыз көшіру қабілетіне байланысты, электроформалау микро және нано масштабтағы металл құрылғыларын жасауда және металл емес микроқұрылымды бұйымдарды өндіруге арналған микро және нано масштабтағы ерекшеліктері бар дәлдік инъекциялық қалыптарды жасауда маңызды рөл атқарады.

Процесс

Электроформалау процесінде электролиттік ванна қолданылып, никель немесе басқа электроформаланатын металл модельдің өткізгіш бетіне (мандрель) жатқызылады. Шөккен материал қажетті қалыңдыққа жеткен соң электроформа негізден ажыратылады. Бұл процеске мандрелдің беттік текстурасы мен геометриясын төмен бірлік құнымен, жоғары қайталанатындықпен және тиімді процесс бақылауымен дәл көшіруге мүмкіндік береді. Егер мандрель өткізгіш емес материалдан жасалған болса, оны жұқа өткізгіш қабатпен жабуға болады.

Артықшылықтары мен кемшіліктері

Электроформалаудың басты артықшылығы – ол мандрелдің сыртқы пішінін дәл көшіреді. Әдетте, қуысты дәл өңдеу, дөңес пішіндегі өңдеуден қиын; алайда, электроформалау үшін керісінше, себебі мандрелдің сыртқы бетін дәл өңдеуге болады, содан кейін оны пайдаланып дәл қуысты электроформалауға болады. Басқа негізгі металл пішіндеу процестерімен (құю, соғу, штамптау, терең тарту, өңдеу және дайындау) салыстырғанда, электроформалау өте жоғары дәлдік, күрделілік немесе жеңіл салмақ талап етілген кезде өте тиімді. Фотолитографиялық әдіспен жасалған өткізгіш үлгілі негіздің туа біткен дәлдігі мен ажыратымдылығы, жақын оптикалық сапамен өте анық шеттерді сақтай отырып, жоғары дәлдікпен ұсақ геометриялық пішіндерді жасауға мүмкіндік береді. Электроформаланған металл өте таза болуы мүмкін, оның кристалдық құрылымы жақсартылғандықтан, соғылған металлдан артық қасиеттерге ие. Электроформаланған металдардың бірнеше қабаттарын біріктіруге немесе әртүрлі негізгі материалдарға "біріктірілген" фланецтер мен босстармен күрделі құрылымдар жасауға болады. 1,5-тен 3 нанометрге дейінгі дәлдікке қол жеткізілген. Электроформалау арқылы әртүрлі пішіндер мен өлшемдерді жасауға болады, басты шектеу – өнімді мандрелден бөлу қажеттігі. Өнімді жасау үшін тек бір модель немесе мандрел қажет болғандықтан, шағын көлемдегі өндіріс экономикалық тұрғыдан тиімді.