La mejor manera de describir el electroformado es el proceso de conformado de metales utilizado para fabricar piezas utilizando la deposición de electrolitos en el modelo. En la fabricación, este modelo se conoce como mandril. Este es un proceso altamente especializado, y aunque suena bastante simple en teoría, no es tan fácil en la práctica. A continuación, discutiremos los detalles del proceso, cuándo usarlo y los pros y los contras.
Tabla de contenido
Proceso de electroformado
El proceso de electroformado implica el uso de electrolitos/baños. Se utiliza para depositar metales electroformables, como el níquel, en superficies de patrones conductores. Esta superficie puede ser de acero inoxidable, acero aleado, etc. La clave es construir el material depositado con el espesor deseado y mantener la pieza maestra electroformada alejada del sustrato en ese punto.
Es posible utilizar materiales no conductores como vidrio, silicona o plástico para los mandriles. En esta situación, el mandril debe cubrirse con un recubrimiento conductor para facilitar el proceso de electroformado. Cuando se utilizan materiales no conductores, la capa conductora se puede depositar químicamente o mediante tecnología de deposición al vacío.
El proceso de electroformado comienza con una alta corriente que pasa a través de agua muy limpia que produce iones del ánodo. El agua por la que fluye la corriente debe estar muy limpia. La contaminación orgánica no debe exceder las 5 partes por millón. Los iones activos del ánodo encuentran los electrones faltantes después de entrar en contacto con la superficie del mandril. Esto crea átomos que se unen a la nueva superficie donante.
Generación de iones cargados positivamente
Durante el proceso de electroformado, el ánodo, que es un material fuente de metal cargado positivamente, se descompone (ioniza) en la solución de electrolito de cobre. Debido a la carga positiva, es atraído por el cátodo, que es un mandril cargado negativamente (modelo). Una vez completado el proceso de deposición, se debe quitar el mandril. Una de las mejores opciones es eliminarlo por disolución química, ya que el mandril se puede disolver con bastante facilidad.
SerAplicaciones de electroformado (PPLICACIONES para electroformado)
Se sorprenderá de la cantidad de necesidades diarias que se fabrican mediante electroformado. Entre ellas se encuentran:
- Producción de DVDS y CDs
- Se utiliza en la fabricación de moldes para la fabricación de piezas y componentes interiores para la industria automotriz y espacial
- Recubrimiento de la superficie de la cámara de empuje de un motor de cohete
- La cámara de combustión principal del transbordador espacial está fabricada eléctricamente en níquel
- Los bordes delanteros de las plumas y las alas están recubiertos de esta manera
- Estampadores de níquel creados en álbumes de música
- La industria electrónica utiliza el electroformado para mejorar la fabricación/recubrimiento de piezas
- Fabricación de billetes y sellos
- Fabricación de lentes ópticas de plástico, hologramas y espejos
- Taladre formas microscópicas y agujeros de hasta 2 micras en una lámina tan delgada como 5 micras
- Dispositivos médicos, serigrafía, codificadores ópticos, filtración, adición de niquelado a la lámina de la afeitadora eléctrica
honorario
Hay muchos materiales que se pueden utilizar en el proceso de electroformado, pero existen algunas limitaciones. Los materiales más utilizados son:
- Los mandriles suelen estar hechos de materiales metálicos como el acero inoxidable o el aluminio
- Los mandriles también pueden estar hechos de materiales plásticos conductores
- Materiales electroformables como el cobre, el cromo y el níquel, a veces con diversas modificaciones
- Los metales caros como el oro y la plata también son adecuados para el electroformado
Directrices de diseño mecánico
Al igual que cualquier otro proceso, el electroformado tiene pautas de diseño mecánico específicas para garantizar que haya un proceso uniforme en todos los ámbitos.
- Los productos con un rango de masa de 1 kg a 80 kg son adecuados para el electroformado
- El espesor de la sección transversal de este producto está limitado a entre 0,985 mm y 10 mm
- Este proceso da como resultado una rugosidad superficial de 0,0157 mm a 0,252 mm
- Este proceso tiene un límite de tolerancia muy estricto entre 0,09 mm y 0,5 mm
- Se considera que la velocidad de deposición es más efectiva en el rango de 12 μm / h a 20 μm / h
- Puede crear cualquier tipo de cuerpo sólido y hueco complejo con una forma plana y una forma circular
- Resistencia a la tracción a temperaturas superiores a 50 grados0C – En algunos casos, la tensión interna disminuye con el aumento de la temperatura de la solución.
- Con un aumento en el contenido de níquel, el alargamiento aumenta ligeramente
- Cuanto mayor sea el PH del electrolito, menor será el alargamiento del producto
- Las propiedades frágiles se generan mediante este proceso
- Los materiales chapados por electroformado no son adecuados para soldar
Ventajas del electroformado
Es seguro decir que el electroformado tiene muchas ventajas sobre otros procesos de conformado de metales, tales como:
- Este proceso es muy eficaz en comparación con otros procesos de conformado de metales, como la forja, la fundición, la embutición profunda, el mecanizado, la fabricación y el estampado
- Con una tolerancia de menos de 1 micrómetro, se puede reproducir el contorno del mandril
- La capa metálica hecha de electroformado es extremadamente pura
- El metal electroformado se puede colocar en capas una encima de la otra para obtener enlaces moleculares.
- Puede crear diferentes formas de diferentes tamaños
- La producción a pequeña escala es posible a un costo relativamente bajo
- La estructura de cristalito metálico producida por electroformado es superior a otros procesos similares
- Debido a la formación uniforme de la película, la uniformidad de la forma del producto es excelente
Desventajas del electroformado
Desafortunadamente, siempre hay algunos inconvenientes cuando se trata de procedimientos profesionales, y algunas de las desventajas del electroformado incluyen:
- El electroformado grueso requiere más tiempo y puede tardar más de un día, dependiendo del depósito
- El electroformado puede ser costoso en comparación con otros métodos
- Este proceso no es adecuado para huecos profundos o estrechos y ángulos agudos
- Este proceso requiere un cuidado especial y parámetros de funcionamiento
Economía de los procesos
Los diversos elementos del proceso de electroformado son comparables a procedimientos similares de conformado de metales, pero siempre hay algunos inconvenientes. La comparación de los pros y los contras determinará si el electroformado es el proceso adecuado para un producto en particular. Entre las cuestiones que se deben tener en cuenta se incluyen las siguientes:
- La producción de productos que requieren un solo mandril/patrón se completa fácilmente, lo que la hace relativamente económica en comparación con otros procesos de conformado de metales que requieren solo pequeñas cantidades
- El costo relativo puede ser un poco caro para la producción de bajo volumen de hasta 100 unidades, pero por encima de 500 unidades, el costo de producción es mucho más competitivo
- El costo del equipo es moderado en comparación con procesos comparables
- Los costos de las herramientas varían de bajos a moderados, dependiendo de la complejidad del diseño
- Los costos de mano de obra tienden a ser moderados y el trabajo requiere múltiples habilidades
- En comparación con otros procedimientos de galvanoplastia, tiene un costo químico más alto
referencia
- Un libro de níquel, cobalto y sus aleaciones por Joseph R. Davis, por ASM International.
- Superaleaciones Matthew J. Donachie, Stephen J. Donachie