電気鋳造

電気鋳造は、業界ではマンドレルと呼ばれるモデルに電気めっきを施して部品を製造する金属成形プロセスです。導電性（金属）マンドレルは、機械的な分離層を作成するように処理されるか、化学的に不動態化されてマンドレルへの電気鋳造物の付着を制限し、その後の分離を可能にします。非導電性（ガラス、シリコン、プラスチック）マンドレルでは、電気めっきの前に導電層を堆積する必要があります。このような層は、化学的に堆積するか、真空堆積技術（金のスパッタリングなど）を使用して堆積できます。マンドレルの外面が、フォームの内面を形成します。

このプロセスでは、電気鋳造される金属の塩を含む電解質に直流電流を流します。陽極は電気鋳造される固体金属で、陰極はマンドレルで、その上に電気鋳造物がメッキ（堆積）されます。このプロセスは、必要な電気鋳造物の厚さが達成されるまで続けられます。その後、マンドレルはそのまま分離されるか、溶解されるか、化学的に溶解されます。

マンドレルと密接に接触していた完成部品の表面は、オリジナルに対して細部まで複製されており、鋳造金属物体で通常経験される収縮や、フライス加工部品の工具跡の影響を受けません。部品の溶液側は明確ではなく、その明確さの喪失は堆積物の厚さとともに増加します。数ミリメートルの厚さが必要な極端なケースでは、鋭い外側のエッジとコーナーに材料が優先的に蓄積されます。この傾向は、シールド、または周期的反転^[1]と呼ばれるプロセスによって軽減できます。周期的反転では、電気鋳造電流を短時間逆転させ、余分なものを電気化学的に優先的に溶解します。完成した形状は、完成部品にすることも、ビニールレコードやCDおよびDVDスタンパー製造などの元のマンドレル形状のポジを作成する後続のプロセスで使用することもできます。

近年、電気鋳造は、マンドレル表面を忠実さをほとんど失うことなく複製できるため、マイクロおよびナノスケールの金属デバイスの製造や、非金属のマイクロ成形品を製造するためのマイクロおよびナノスケールの特徴を備えた精密射出成形金型の製造において新たな重要性を帯びるようになりました。

基本的な電気鋳造プロセスでは、電解槽を使用してニッケルまたはその他の電気鋳造可能な金属をモデル (マンドレル) の導電性表面に堆積します。堆積した材料が希望の厚さまで積み上げられたら、電気鋳造物を基板から分離します。このプロセスにより、マンドレルの表面のテクスチャと形状を、低い単価で、高い再現性と優れたプロセス制御で正確に複製できます。

マンドレルが非導電性材料で作られている場合は、薄い導電性層でコーティングすることができます。

電気鋳造の主な利点は、マンドレルの外形を正確に複製できることです。一般的に、キャビティを正確に加工することは、凸型を加工することよりも困難です。しかし、電気鋳造の場合はその逆が当てはまり、マンドレルの外側を正確に加工してから、精密なキャビティを電気鋳造することができます。^[2]

他の基本的な金属成形プロセス (鋳造、鍛造、スタンピング、深絞り、機械加工、および製造) と比較すると、電気鋳造は、要件が極端な許容差、複雑さ、または軽量を要求する場合に非常に効果的です。フォトリソグラフィーで製造された導電性パターン基板に固有の精度と解像度により、光学的仕上げに近い優れたエッジ定義を維持しながら、より細かい形状をより厳しい許容差で製造できます。電気鋳造金属は、その洗練された結晶構造により、非常に純粋で、鍛造金属よりも優れた特性を備えています。電気鋳造金属の複数の層を互いに結合したり、異なる基板材料に結合したりして、「成長した」フランジとボスを備えた複雑な構造を作成できます。

1.5～3ナノメートルの許容範囲が報告されている。 ^[要出典]

電気鋳造では、さまざまな形状やサイズを作ることができますが、主な制限は、製品をマンドレルから分離する必要があることです。製品の製造には 1 つのモデルまたはマンドレルのみが必要なので、少量生産でも経済的に行うことができます。

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• 電気化学工学

• Spiro, P. Electroforming: 理論、実践、商業的応用に関する包括的な調査、ロンドン、1971 年。

• 「Opti-Forms, Inc. - 光学コーティング、電鋳リフレクター、コールドシールド」。Opti -Forms, Inc. 2014-03-11 にオリジナルからアーカイブ。2015-08-28に取得。
• NiCoForm, Inc.「ネットシェイプ電気形成」www.nicoform.com . 2020年5月24日閲覧。