【摘 要】
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电铸作为一种“增材制造”加工技术,具有“成材-成性-成形-成面”同步达成且易控、（复制）成形精度高、成形表面质量好、材料适用窗口大、尺寸大小和形状特征不受限等优点,常是高技术产品制造的技术依托之一,也是生产制备超薄高品质金属膜材的优选技术。特定P含量Ni-P电铸合金因具有某些特殊性能如高硬耐磨、优良导磁等性能而备受关注。其中,含量0.4～0.7%低磷态Ni-P合金因兼具导磁和耐折性能,是OA（Of
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.51475149）； 河南理工大学科技创新团队项目（No.T2014-1）；
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电铸作为一种“增材制造”加工技术,具有“成材-成性-成形-成面”同步达成且易控、（复制）成形精度高、成形表面质量好、材料适用窗口大、尺寸大小和形状特征不受限等优点,常是高技术产品制造的技术依托之一,也是生产制备超薄高品质金属膜材的优选技术。特定P含量Ni-P电铸合金因具有某些特殊性能如高硬耐磨、优良导磁等性能而备受关注。其中,含量0.4～0.7%低磷态Ni-P合金因兼具导磁和耐折性能,是OA（Office Automation）电子打印成像设备核心部件金属定影膜的材料主体。但电铸制备高品质低磷态Ni-P合金超薄（铸层厚度在几微米到几十微米）无缝多膜叠层金属管极具挑战性,其主要原因为:低磷态Ni-P合金电铸液体系稳定性普遍偏低,电铸层中P含量难以稳定控制;Ni-P合金电铸层自钝性强,在制备多膜叠层金属管时,电铸层层间结合力难以保证;多膜叠层金属管为长径比为8～15的超薄小口径电铸管件,其电铸后脱模难度极大;多膜叠层金属管长径比大,其电铸时难以保证厚度均匀。对此,针对超薄无缝多膜叠层金属管典型应用需求——高性能定影膜,开展其关键制造技术研究。本文主要研究内容及结论如下:（1）提出“阴极旋转+上下往复运动+贴面柔性扫刷”多作用协同无缝金属管电铸技术,研制了其实验装置,探讨了阴极运动参数、极间大小等对电铸层厚度均匀性的影响,并进行了参数优选;分析了贴面柔性扫刷作用对电铸层厚度分布、表面质量的影响机制。结果表明:优化参数（阴阳极间距为3cm、阴极上下往复行程距离为24cm）时,电铸的无缝Ni-P合金管（长240mm,内径30mm）厚度均匀率达91.6%;贴面柔性扫刷作用既能及时有效扫除沉积面吸附气泡,又能产生一定机械活化作用,导致电铸层平整光亮。（2）设计制造了专用电铸芯模,提出了3种脱模法（热胀冷缩法、机械式胀缩法、内控液压胀缩法）,对比研究了它们的脱模效果,并基于脱模简便性、可靠性和制件无损伤化等三方面对脱模方法进行了综合评价。结果表明:基于专用电铸芯模电铸制取的金属管其形状、尺寸、精度完全满足设计要求,且芯模工作寿命长;内控液压胀缩法具有脱模容易、对电铸件无损伤等优点,而其它两种脱模方法各有明显不足,无法用于大长径比小口径超薄无缝管的脱模。（3）以电铸制备P含量（0.4～0.7%）稳定的低磷Ni-P合金为目标,提出镍-石墨联合阳极配制方案,研究了其面积比对电铸液pH值稳定性的影响,开展了低磷态Ni-P合金电铸工艺研究,优化了工艺参数。结果表明:镍、石墨阳极面积比为5:1时,电铸液体系能长时间稳定在pH=3这一有利于（0.4-0.7）wt.%P的Ni-P合金电铸环境;在此基础上,加入优化量糖精钠0.05g/L于由300g/L Ni（SO3NH2）2·4H2O,10g/L NiCl2·6H2O,30g/L H3BO3,0.25g/L NaH2PO2·H2O,0.1g/L十二烷基硫酸钠组成的电铸液体系中,能制备出含P量为0.5±0.1%的表面光整的高硬Ni-P合金。（4）基于以上优化电铸工艺条件,提出“10%稀硫酸活化60s+5A/dm~2镀铜1min”增强层间结合力的工艺方案,制备出厚度分别为30μm、10μm、5μm的Ni-P/Cu/Ni-P超薄无缝多膜叠层金属管,并评测了其层间结合力和多层金属管的性能。结果表明:基于此工艺方案（先对电铸而成的第一层Ni-P合金层进行活化60s,接着以5A/dm~2在其上冲击电铸Cu,然后再在Cu层上电铸Ni-P合金）电铸而成的多膜叠层金属管的层间结合力和低温耐折性能均达到进口产品要求。
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