西安作为西北地区高端制造业的核心枢纽，在精密模具电铸加工领域依托雄厚的装备制造基础和产学研协同优势，构建了以微米级复刻精度、智能化控制为特色的技术体系。该工艺基于金属电解沉积原理，以导电原模为阴极，在电解液中通过直流电作用使金属离子（主要为镍、铜及其合金）在阴极表面还原沉积，最终剥离获得精密金属模具。以下为西安地区精密模具电铸加工的完整流程与技术亮点：

一、技术原理与区域特色

电铸加工本质是金属电化学沉积技术的深度应用，其核心在于通过精确控制离子还原过程实现复杂结构的微米级复制（精度可达±2μm）。西安地区基于军工与航空航天产业需求，重点发展了高硬度复合电铸（如镍钨合金层与纯镍层交替沉积）和微孔防堵塞技术，满足极端工况模具需求。本地厂家普遍遵循GB/T 45376—2025《镍和铜电铸工艺规范》，并开发了多阳极矩阵控制系统，将电解液离子浓度波动抑制在±0.3g/L以内，显著提升沉积均匀性。

二、核心加工流程

1. 精密母模制备

材料与成型：采用五轴联动加工中心（公差≤0.005mm）制造金属母模，或通过LIGA技术（光刻+电镀）制作微结构母模，复杂曲面选用光固化3D打印树脂原型。

导电化处理：非金属母模经磁控溅射形成0.5–2μm均匀导电层（电阻率≤10⁻⁵Ω·cm），确保电流分布均匀性，避免针孔缺陷。

2. 电解沉积工艺

电解液体系：以氨基磺酸镍基溶液为主（Ni²⁺浓度80–120g/L），添加有机应力消除剂，温度控制于50±1℃、pH值维持在3.5–4.5。

先进沉积技术：

脉冲反向电流：消除深槽位浓差极化，使孔深宽比提升至12:1，壁厚均匀性误差≤±1.8μm。

超声辅助（40kHz）：提高镀层致密度25%，显微硬度达HV600–650，减少微观裂纹。

梯度复合沉积：交替沉积高硬度镍钨合金层（HV650）与韧性纯镍层，模具抗疲劳寿命提升20%以上。

3. 后处理关键技术

无损脱模：采用热膨胀系数差异法（ΔT=100–150℃）或精密机械剥离装置，确保≥0.1mm薄壁结构零变形分离。

表面强化：

电解抛光使表面粗糙度降至Ra 0.05–0.1μm，摩擦系数降低35%。

磁控溅射镀覆类金刚石碳膜（DLC），显微硬度≥HV2800，满足高强度注塑需求。

三、区域技术突破

微孔阵列控制技术
结合激光诱导沉积与反向脉冲防堵工艺，实现孔径≥40μm、孔距公差≤±2μm的密集微孔模具，应用于航空航天燃油喷嘴制造。

智能化过程监控
集成X射线测厚仪（精度±0.8μm）与AI视觉系统（检测速度250片/分钟），实时修正沉积参数并识别表面缺陷。

绿色制造体系
推广无氰电铸工艺及金属离子回收技术，废液重金属含量符合国标GB 21900-2008，金属回收率≥99.5%。

四、典型应用领域

航空航天：涡轮叶片精铸模具（型面精度≤3μm）、发动机燃油喷射组件。

医疗器械：可降解血管支架成型模（支撑结构线宽≤30μm）、微创手术器械部件。

光学器件：红外透镜非球面模具（面形误差≤0.3μm）、激光准直器微结构。

五、未来发展方向

极端工况材料开发：研制镍基陶瓷复合镀层，提升模具在≥750℃高温环境下的服役性能。

数字孪生整合：建立电铸多物理场耦合模型，实现虚拟工艺仿真与参数自主优化。

超精密表面工程：开发原子层沉积（ALD）技术，目标将表面粗糙度降至Ra 0.01μm。

西安精密模具电铸加工业深度融合了材料电化学、精密机械与智能控制技术，凭借微结构复刻精度高、复合镀层性能优的核心竞争力，成为航空航天、高端医疗等领域的关键支撑。依托西北工业大学等科研机构的前沿成果，西安正推动电铸技术向超精密化、多功能集成方向突破，为我国高端装备制造提供不可替代的技术保障。