Способ изготовления рельефных форм

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ФОРМ(71) Заявитель Витебский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Витебский государственный технологический университет(57) Способ изготовления рельефных форм, преимущественно матриц пресс-форм, включающий нанесение на рельефную поверхность основы электропроводного слоя, гальваническое осаждение на него слоя металла,утолщение слоя методом гальванопластики, извлечение основы, отделение полученной формы от гальванопластического осадка и удаление первоначально осажденного слоя металла, отличающийся тем, что утолщение слоя металла производят в два этапа на первом наращивают слой металла с включением дисперсных частиц, а на втором - слой металла без включения дисперсных частиц. Изобретение относится к гальванопластике, в частности к изготовлению рельефных форм, предназначенных для получения изделий различного назначения. Известен способ изготовления металлических изделий, например матриц патефонных пластинок и т.д.,путем осаждения металла на модель в гальванической ванне с последующим отделением полученной копии от изделия 1. Данный способ обеспечивает удовлетворительное качество изделий, но в то же время не гарантирует требуемых механических свойств оболочек. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления прецизионной формы путем гальванопластики, принятый за прототип, согласно которому на поверхности матрицы формируют электропроводный слой, далее электрохимическим способом на него осаждают слой из никеля или кобальта, а затем с помощью гальванопластики утолщают его слоем никелевого сплава и снабжают подложкой, после чего удаляют матрицу, а слой покрытия из никеля или кобальта погружают в водный раствор азотной кислоты и удаляют, получая требуемую форму 2. Этот способ обеспечивает высокую точность и стабильность формы, а также ее хорошую стойкость к нагреву и износу. Существенным недостатком способа является то, что, в силу особенностей приемов осуществления, например, происходит формирование оболочки из никелевого сплава методом гальванопластики, процесс характеризуется достаточно высокими затратами времени на осаждение покрытия, которое, к тому же, имеет низкие механические свойства. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение показателей механических характеристик оформляющих оболочек и снижение затрат времени на изготовление форм. Указанная техническая задача решается за счет того, что в способе изготовления рельефных форм, включающем нанесение на рабочую поверхность основы электропроводного слоя, гальваническое осаждение на электропроводный слой металлического слоя, утолщение металлического слоя методом гальванопластики с последующим отделением осажденного металлического слоя и удалением первоначально нарощенного слоя, утолщение слоя металла происхо 4363 1 дит в два этапа на первом наращивают слой металла с включением дисперсных частиц, а на втором - слой металла без включения дисперсных частиц. В данном случае улучшение показателей механических характеристик и снижение затрат времени на изготовление форм обеспечивается введением в гальванически осажденный металлический слой дисперсных частиц порошка. Способ осуществляют следующим образом. На узорчатую поверхность основы, имеющую рельеф, наносят электропроводный слой и осаждают на него слой металла методом гальванического покрытия, который затем утолщают с помощью гальванопластики с последующим отделением осажденного металлического слоя и удаления первоначально нарощенного слоя, посредством растворения в водном растворе азотной кислоты. Осуществление способа иллюстрируется нижеприведенными примерами. Пример 1. Изготовление рельефной формы (матрицы пресс-формы) для литья под давлением изделий Подошва обуви из полиуретана - по способу прототипу. Высота изделия 10 мм, при этом фигуры на подошве высотой 3 мм, мелкие риски 1 мм. Для изготовления указанной формы изготавливают основу, которая представляет собой подошву в натуральную величину из пластика. На основу из пластика наносят электропроводный слой сульфида меди. Нанесение сульфида меди включает в себя следующие операции сорбцию поверхности модели в водном растворе, состоящем из сернокислой меди 10-100 г/л, сернокислого цинка 50-100 г/л, 25 ного водного аммиака 200 мл/л гидролиз модели в холодной воде и сульфидирование в водном растворе сернистого натрия концентрацией 10-50 г/л. Подготовленные модели помещают в гальваническую установку, где осаждают последовательно слой никеля и сплава никель-кобальт толщиной 2,0 мм, г/л Сульфаминовокислый электролит никелирования Сульфаминовый никель (3 Н 2)2 280-300 Борная кислота Н 3 ВО 3 25-30 Хлористый натрий 12-15 Моющее средство Прогресс или ОС-2 мл/л 2-3 Паратолуолсульфамид 1,5-2 Рабочая температура, С 40-45 Величина рН 4,0-4,5 Плотность тока к, А/дм 2 До 5 Выход по току к,98-99. Сульфаминовокислый электролит осаждения сплава никель-кобальта Сульфоминовокислый никель 330-340 Сульфоминовокислый кобальт 15-20 Двухлористый никель 2-4 Натрийлаурилсульфат 0,7-1,0 Борная кислота 30-40 рН 3,0-3,5 Катодная плотность тока, А/дм 2 5,0 Температура электролита, С 40-45. После наращивания требуемой толщины металла модель с гальванопластическим осадком извлекают из установки, обрабатывают осадок относительно базовой поверхности на металлорежущем оборудовании и извлекают модель на ручном винтовом прессе. Затем никель растворяют в 50 -ной азотной кислоте. Микротвердость покрытия составляет Н 2,6 ГПа. Затраты времени на изготовление одной оформляющей вставки прессформы составляют 80 нормочасов. Пример 2. Изготовление рельефной формы (матрицы пресс-формы) для литья под давлением изделий Подошва обуви из полиуретана - по предлагаемому способу. На основу из пластика наносят слой сульфида меди, на который первоначально осаждают тонкий слой никеля. Далее первоначально нарощенный слой утолщают методом гальванопластики путем осаждения слоев дисперсно-упрочненного никеля и никеля требуемой толщины и извлекают модель с гальванопластическим осадком из гальванической установки. Отделяют модель от гальванического осадка. Затем первоначально нарощенный слой никеля растворяют в азотной кислоте. Микротвердость полученного изделия составляет Н 3,0 ГПа. Затраты времени на изготовление одной оформляющей вставки составляют 70 нормочасов. Состав электролита для порошковой гальванопластики Сульфаминовый никель (3 Н 2)2 280-300 Борная кислота Н 3 ВО 3 25-30 Хлористый натрий 12-15 Моющее средство Прогресс или ОС-2 мл/л 2-3 Паратолуолсульфамид 1,5-2 2 4363 1 Оксид алюминия 50-100 Рабочая температура, С 40-45 Величина рН 4,0-4,5 Плотность тока к, А/дм 2 До 5 Выход по току к,98-99. Оптимальность приемов способа для достижения технического результата и промышленного его воспроизводства подтверждаются экспериментальной проверкой и полученным техническим результатом, заключающемся в повышении механических характеристик оболочек и снижении затрат времени на изготовление форм. Источники информации 1. Ямпольский А.М. Меднение и никелирование - Л. Машиностроение, 1977. - С. 29. 2.6-158381, МПК 251/00, 1995 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.