产品设计工艺知多少——电铸

本文作者：王然（赫兹工业设计）｜ 专注产品设计10年

电铸是一种在不导电的表面上进行电镀的工艺。被电铸的物体可以用作模具或封装。电铸是用于复制板材几何形状的极其精确的技术。

工艺简介

电铸与电镀相同，但它是在不导电或无黏附的金属（如不锈钢）表面上进行的。通过用银颗粒层覆盖非导电材料（芯轴）使电铸成为可能。这形成了金属沉积的表面。

该工艺以渐进和精确的方式形成金属层。电铸产品将成为芯轴的完全复制品。它适用于非常小的零件，以及大而复杂的形状。

电铸过程是在溶液中和芯轴上进行的。因此，零件几何形状不受传统机械问题（如压力）的限制。这意味着完全平坦的表面的制作方式与起伏和错综复杂的雕刻完全相同。

添加肋条、凹槽和浮雕设计特征既不影响加工周期，也不影响电铸成本。

典型应用

由于其卓越的精度，电铸应用于要求尺寸精确的产品加工中。例如，它广泛用于生物医学设备、微型筛网、过滤器、光学设备和剃须刀片加工。

它用于制造复合层压成型、浮雕和金属冲压工具。大于1m³的电铸镍模具可能比CNC加工钢模具更便宜。

装饰应用包括室内配件、雕塑、灯饰、珠宝和餐具。金属薄膜支撑（如口罩和圣餐杯）也是以这种方式制造的，因为电铸可以复制非常精细的细节，适用于小批量生产。

芯轴的例子如模制橡胶和木雕。也可以用于生产电铸或金属封装。

相关工艺

电铸在将芯轴表面复制到亚微米级的能力方面是无与伦比的。它被用于复制全息图。类似的板材几何形状可以通过熔模铸造光切割和雕刻、手动雕刻、CNC加工、真空铸造和注塑成型制造电铸芯轴。

加工质量

电铸中使用的金属（镍、铜、银和金）通常非常柔软，除了镍之外，必须形成足够的厚度以生产自支撑结构。金属含量可以被极其精确地控 其他金属。一旦制造过程结束，电铸比925标准纯银零件的含银量要多。

表面处理是芯轴表面的反向精确复制。

设计机遇

芯轴可以由半柔性橡胶制成，因此可以使用单个芯轴生产复杂的形状和凹角。

电铸产品可以用比较便宜的材料制造，例如铜或镆，其沉积速度高于其他金属。一旦制造过程结束，电铸零件就可以电镀，将基材的成本效益和强度与其表面上另一种材料的装饰性和耐磨性相结合。电铸可以用于复制用手工或其他任何方法耗时过长的产品，如用电铸多次复制的复杂精细的雕刻品。

设计注意事项

这种工艺的运营成本很高，而且有显著下降。

电铸零件的壁厚是均匀的。根据应用的要求，厚度通常在5um至25mm之间。电铸的最大尺寸取决于槽尺寸。通常情况下，这个尺寸高达2㎡。但是，也有足够大的槽可以加工高达16㎡的金属零件。在这种尺寸下，尺寸公差减小到500μm。在非常大的槽中电铸成型可能需要3周才能形成足够的壁厚以满足应用的需要。

适用材料

几乎所有的材料，如木材、陶瓷和塑料都可以用电铸成型或用金属包封。任何不能用作芯轴的材料都可以用硅胶复制，这样也适用于电铸工艺。

加工成本

模具成本取决于芯轴的复杂程度。一些芯轴直接由雕刻原件（例如木头或金属）制成，而另一些则是专门为电铸而制造的，会更贵。

周期取决于电铸的厚度，也由沉积速率、温度和电镀金属决定。零件上的铸壁厚度对于银是每小时约为25μm，对于镍每小时约为250μm。对于电铸来说，沉积速率将影响质量：较慢的过程比较快的过程倾向于产生更精确的涂层厚度。

劳动力成本从适中到高，取决于涉及的精加工。一些零件需要高质量的表面处理，这往往是一项手工作业。

环境影响

电铸是一种加成工艺而不是还原工艺。换句话说，只需要使用所需数量的材料，浪费较少。

但是，在这个过程中使用了大量有害化学物质。这些物质都是经过提取和过滤严格控制的，以保证最小的环境影响。

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