專利名稱：非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬電沉積、非金屬化學(xué)鍍、電鍍方法用于制造金屬波紋管。
背景技術(shù)：
電沉積波紋管也稱電成型(或電鑄)波紋管。它是通過(guò)在具有波紋管內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)的芯模上電沉積適當(dāng)厚度的金屬材料，然后除去內(nèi)部芯模而制成的金屬波紋管。制造電沉積波紋管的基本原理與電鍍或電鑄過(guò)程基本相同，但也有明顯的區(qū)別電鍍要求鍍層與基體牢固結(jié)合，鍍層有防護(hù)及裝飾功能；制造電沉積波紋管時(shí)，電沉積層與芯模要分離，電沉積層最終成單一的成品結(jié)構(gòu)件，因此電沉積層有特殊的要求，如鍍層均勻一致、無(wú)孔隙等。
制作金屬波紋管的方法有很多，比如液壓成型、脹型、焊接成型及電成型(電沉積成型)等。采用電沉積方法制作的波紋管有獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，特別是小直徑和異型波紋管，用液壓或其他機(jī)械成型方式不可能完成，電沉積的成型方式顯示其優(yōu)勢(shì)。此外，電沉積波紋管有剛度小、彈性好、靈敏度高、位移量大、低泄漏率等優(yōu)點(diǎn)。因此，它的用途多數(shù)是不可替代的。
傳統(tǒng)的電沉積波紋管的加工普遍采用是用鋁及鋁合金作為芯模，鋁及鋁合金的優(yōu)點(diǎn)是易于加工，且鋁是兩性金屬，在堿液中可以完成脫模過(guò)程。但鋁及鋁合金是一次性芯模，在芯模表面形成電沉積層后要腐蝕掉整個(gè)芯模，制作模芯時(shí)，機(jī)械加工的難度較大，直接導(dǎo)致了電沉積波紋管成本高。受這種工藝制約難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，也因此影響了電沉積波紋管更大范圍的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，采用非金屬芯模以降低成本，并且改變后的制作方法完全適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。
非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，用作芯模的非金屬材料包括導(dǎo)電塑料、塑料、蠟制品及玻璃，其特征在于加工程序選擇芯模材料、設(shè)計(jì)及制造芯模加工模具、制造出芯模、芯模前處理、電沉積金屬成形、車削端頭、脫模清洗、檢驗(yàn)。
本發(fā)明電沉積制造金屬波紋管的方法，選擇適合的非金屬材料作為芯模材料的原則是降低成本并利于加工芯模?？蛇m用的非金屬材料包括ABS塑料、聚砜、聚丙烯塑料、聚酰胺(尼龍)、聚碳酸脂塑料、聚甲醛塑料、聚苯乙烯塑料，還有蠟制品、玻璃等都可以用作芯模材料。這些材料可采用模具注射、注塑一次成型等現(xiàn)有工藝。
由于普通塑料本身不導(dǎo)電，因些在電沉積前必須先對(duì)芯模的表面進(jìn)行金屬化處理，先賦予芯模表面金屬層的化學(xué)鍍鎳，接續(xù)進(jìn)行電沉積金屬成型，這樣比現(xiàn)有技術(shù)直接電沉積方法得到的電沉積金屬層更加致密，沉積層的機(jī)械性能更優(yōu)。
還可以直接采用導(dǎo)電塑料或復(fù)合型導(dǎo)電塑料做為芯模材料。導(dǎo)電塑料是在合成塑料時(shí)，預(yù)先加入導(dǎo)電物質(zhì)及其適用的交聯(lián)劑，這種導(dǎo)電塑料即有成本低于金屬材料和方便方便成型的優(yōu)點(diǎn)，又與金屬一樣，不需要表面金屬化前處理，便可直接進(jìn)行電沉積金屬加工。


附圖1是本發(fā)明非金屬芯模電沉積方法工序示意框圖；附圖2是非金屬材料波紋管芯模形狀示意圖；具體實(shí)施方式
非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，用作芯模的非金屬材料包括導(dǎo)電塑料、塑料、蠟制品及玻璃，見(jiàn)圖1，其特征在于加工程序選擇芯模材料、根據(jù)降低成本、節(jié)省工序和方便加工的原則，按所選擇的芯模材料設(shè)計(jì)及制造芯模加工模具、制造芯模，塑料芯模宜采用注塑膠成型，對(duì)芯模表面打磨銳邊、毛刺，盲孔及邊緣盡量不出現(xiàn)模痕。芯模表面光潔度應(yīng)大于AR0.8。并根據(jù)材質(zhì)性能進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理。成型后的芯模應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理。方法是將芯模浸泡在水和丙酮為4∶1的混合液中，在室溫下浸泡5分鐘。
芯模前處理分為導(dǎo)電塑料或非導(dǎo)電塑料非導(dǎo)電的普通塑料的前處理對(duì)芯模進(jìn)行除油處理、化學(xué)粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍鎳；導(dǎo)電塑料的前處理對(duì)芯模進(jìn)行堿性除油、浸酸；然后共同按電沉積鎳工序進(jìn)行成型、車削成型管件的端頭、脫模、有機(jī)溶劑清洗、成品性能測(cè)試檢驗(yàn)。在上述工序每一步驟之后，按電沉積技術(shù)作業(yè)中的常規(guī)工藝，進(jìn)行超聲波清洗或水清洗。
為方便脫模，應(yīng)給波紋管芯模1沿軸向設(shè)計(jì)工藝孔2，并留有工裝位3，如圖2所示。芯模成形時(shí)預(yù)留的工裝位3是用于車床裝卡，其直徑可與波紋管芯模外徑相同，也可與波紋管外徑相同。
實(shí)施例1采用導(dǎo)電塑料的芯模電沉積鎳加工波紋管的工藝流程1.1.堿性去油工藝規(guī)范氫氧化鈉50～80克/升磷酸三鈉30克/升碳酸三鈉15克/升溫度40～45℃時(shí)間30～40分1.2.浸酸在鹽酸與水為1∶1的溶液中，浸6～8分鐘。
1.3.電沉積鎳工藝規(guī)范氨基磺酸Ni 450～650g/lNiCl2·7H2O5～15g/l硼酸 3045g/l十二烷基硫酸鈉 0.1～0.2g/l，其余為去離子水。
PH 3.5～4.5溫度 55～60℃1.4.車削端頭沉積后的波紋管工件在車床上按需要尺寸將表面沉積層徑向截?cái)?，再將模芯圓心工藝孔表面的金屬鍍層車削掉，露出塑料基體。
1.5.脫模脫?？刹捎脽崛芄に?，將芯模置于水中加熱，待芯模可變形便從一端拉出。脫模溫度根據(jù)不同的塑料而不同，不應(yīng)太高，一般達(dá)到熱變形溫度即可。應(yīng)考慮電沉積后金屬殼內(nèi)的塑料熱變形溫度會(huì)比正常情況下稍微高一些，并可根據(jù)芯模的體積來(lái)適當(dāng)調(diào)整溫度。例如ABS塑料成形后的熱變形的溫度在90℃左右。
1.6.有機(jī)溶劑清洗可根據(jù)塑料來(lái)選擇不同的有機(jī)溶劑，也可選用通用的有機(jī)溶劑來(lái)對(duì)脫模后的波紋管進(jìn)行清洗。有機(jī)溶劑如丙酮、120號(hào)汽油。
本方法所有工序各步驟完成后都需要進(jìn)行超聲波清洗，超聲頻率在42±2.5千赫茲之間，時(shí)間為10分鐘至20分鐘之間。
1.7.檢驗(yàn)成型后的波紋管每一件都要單獨(dú)進(jìn)行成品性能的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)可參照GJB1914-94“軍用金屬波紋管通用規(guī)范”來(lái)進(jìn)行。可按需要進(jìn)行軸向剛度、氣密性、疲勞壽命、殘余變形等項(xiàng)目的檢驗(yàn)。
實(shí)施例2采用普通非金屬材料制作的芯模在電沉積前必須對(duì)芯模的表面進(jìn)行金屬化前處理。金屬化前處理可選用真空蒸鍍工藝或化學(xué)鍍工藝。真空蒸鍍需要專用設(shè)備才能完成，因此，本發(fā)明采用的是化學(xué)鍍鎳方法對(duì)芯模表面進(jìn)行金屬化處理。具體的工藝如下2.1.除油通?？墒褂糜袡C(jī)溶劑除油、堿性除油和酸性除油三種方法來(lái)進(jìn)行。生產(chǎn)中可視制件表面的油污情況，選擇其中一種方法，也可以先用有機(jī)溶劑除油，再進(jìn)行堿性或酸性除油。
堿性除油適用于大多數(shù)塑料，并且除油的效果較好，本發(fā)明中采用堿性除油，配方和工藝條件如下氫氧化鈉50～80克/升磷酸三鈉30克/升碳酸鈉 15克/升洗滌劑 3～5克/升，其余為去離子水溫度40～45℃時(shí)間20～30分鐘。
2.2.化學(xué)粗化對(duì)于不同種類的塑料，由于分子結(jié)構(gòu)不同，所用的粗化液也不一樣，以ABS塑料為例來(lái)說(shuō)明粗化液配方和工藝條件鉻酐400克硫酸350克去離子水加至1升溫度50～60℃時(shí)間20～40分鐘粗化后的制件表面和殘留有鉻酐，因此要用水進(jìn)行徹底的清洗。
2.3.敏化配方和工藝條件氯化亞錫 100克/升氫氧化鈉 150克/升酒石酸鉀鈉 170克/升，其余為去離子水溫度 15～25℃時(shí)間 3分鐘敏化后的制件，要用50℃左右熱水反復(fù)清洗。清洗時(shí)，水流速度不宜過(guò)大，以免沖擊吸附在表面上的二價(jià)錫離子。
制件經(jīng)敏化后，其表面的顏色應(yīng)比未敏化的表面稍淺，并且色澤均勻，如果有局部出現(xiàn)深色的塊斑說(shuō)明敏化效果不好，應(yīng)在活化后再次敏化。
2.4.活化為使非電解電鍍得到良好的效果，在塑料表面要吸附催化劑金屬鈀。具體配方和工藝條件氯化鈀 0.25～1.5克/升二氯化錫 0.25～1.5克/升鹽酸 0.25～1.2克/升，其余為去離子水PH值 8.5-9.5溫度 35-45℃時(shí)間 5-10分鐘
2.5.化學(xué)鍍鎳經(jīng)過(guò)敏化，活化后的鍍件表面密布著一層催化活性因子，當(dāng)浸入化學(xué)鍍液時(shí)，可形成連續(xù)的金屬膜層。
化學(xué)鍍鎳配方和工藝條件硫酸鎳 20克/升次亞磷酸鈉 30克/升檸檬酸鈉10克/升氯化胺 30克/升，其余為去離子水PH值8.5-9.5溫度35-45℃時(shí)間5-10分鐘化學(xué)鍍鎳后的工件經(jīng)水洗干凈后，直接進(jìn)行電沉積鎳，并接續(xù)進(jìn)行例1.3以后的工序，芯模清洗、電沉積金屬成形、車削端頭、脫模清洗、檢驗(yàn)。
上述所有前處理工序和電沉積工序中使用去離子為溶劑。
權(quán)利要求
1.一種非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，用作芯模的非金屬材料包括塑料、導(dǎo)電塑料、蠟制品、玻璃，其特征在于加工程序選擇芯模材料、設(shè)計(jì)及制造芯模加工模具、制造芯模、芯模前處理、電沉積金屬成型、車削端頭、脫模清洗、檢驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，采用的非金屬材料為普通塑料時(shí)，其特征在于電沉積前的前處理必須采用堿性除油、化學(xué)粗化、敏化、活化后的芯模還要進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的金屬化處理化學(xué)鍍鎳配方和工藝條件硫酸鎳20-40克/升次亞磷酸鈉30-40克/升檸檬酸鈉 10-20克/升氯化胺30-35克/升，其余為去離子水溶劑；PH值 8.5-9.5溫度 35-45℃時(shí)間 5-10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，采用導(dǎo)電塑料為芯模原料時(shí)，其特征在于前處理工序用堿性去油和浸酸3.1堿性去油工藝規(guī)范氫氧化鈉50～80克/升磷酸三鈉30 克/升碳酸三鈉15 克/升溫度40～45℃時(shí)間30～40分3.2.浸酸在鹽酸與水為1∶1的溶液中，浸6～8分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，采用的非金屬材料為復(fù)合型導(dǎo)電塑料和普通塑料，其特征在于在具有波紋管形狀的非金屬芯模表面電沉積鎳，電沉積鎳的電解液配比為氨基磺酸鎳450～650g/lNiCl2·7H2O 5～15g/l硼酸 3045g/l十二烷基硫酸鈉0.1～0.2g/l，其余為去離子水溶劑；PH3.5～4.5溫度 55～60℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，其特征在于a.制造具有波紋管形狀的塑料芯模時(shí)，采用注射成型，芯模兩端應(yīng)留有工裝位，芯模圓心留有工藝孔；表面光潔度大于AR0.8；b.成型后的芯模應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理，方法是將芯模浸泡在水和丙酮為4∶1的混合液中，在室溫下浸泡5分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，其特征在于電沉積鎳成型后加工步驟包括5.1車削端頭沉積后的工件在車床上按需要將表面沉積層徑向截?cái)啵賹⒛Ｐ竟に嚳妆砻娴慕饘馘儗榆囅鞯?，露出塑料基體；5.2脫模脫?？刹捎脽崛芄に嚕瑢⑿灸＜訜?，待芯模變形便從一端拉出；5.3.有機(jī)溶劑清洗可根據(jù)塑料來(lái)選擇不同的有機(jī)溶劑，也可選用通用的有機(jī)溶劑來(lái)對(duì)脫模后的波紋管進(jìn)行清洗；5.4檢驗(yàn)可按需要進(jìn)行軸向剛度、氣密性、疲勞壽命、殘余變形各項(xiàng)目的檢驗(yàn)。
全文摘要
非金屬芯模電沉積加工波紋管的方法，包括導(dǎo)電塑料、塑料、蠟制品及玻璃，可采用模具注射、注塑一次成型等現(xiàn)有工藝，其特征在于加工程序選擇芯模材料、設(shè)計(jì)及制造芯模加工模具、制造出芯模、芯模清洗、電沉積金屬成形、車削端頭、脫模清洗、檢驗(yàn)。采用非金屬芯模降低了原料和加工成本，并且制作方法完全適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。普通塑料在電沉積前必須先對(duì)芯模的表面進(jìn)行金屬化前處理，先賦予金屬層，進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，再接續(xù)進(jìn)行電沉積金屬成型，這樣比現(xiàn)有技術(shù)直接電沉積方法還加厚了獲得的電沉積金屬層。也可以直接采用導(dǎo)電塑料或復(fù)合型導(dǎo)電塑料做為芯模材料。本發(fā)明工藝降低成本、提高了效率，滿足了大批量生產(chǎn)電成型波紋管的需求。
文檔編號(hào)C25D1/10GK101016636SQ20061015582
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者肖躍軍, 邱廣濤, 劉謙, 林國(guó)棟, 劉繼文, 隋捷 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院, 沈陽(yáng)匯博熱能設(shè)備有限公司