Avantages et inconvénients du micro électroformage

Le micro-électroformage est un procédé d'usinage basé sur le principe du dépôt cathodique électrochimique. Il consiste à réduire et à déposer en continu des cations métalliques sur un moule cathodique pour former une pièce électroformée, comme le montre la figure 1.1. Dans ce processus, le matériau métallique électroformé sert d'anode, le moule conducteur sert de cathode et une solution saline du matériau métallique électroformé est utilisée comme électrolyte. Le métal de l'anode perd des électrons et génère des ions métalliques qui se déposent en continu sur la cathode. Lorsque la couche de métal déposée atteint l'épaisseur souhaitée, l'alimentation électrique est déconnectée et la couche déposée est séparée du moule, ce qui permet d'obtenir une pièce électroformée de forme opposée à celle du moule.

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Le micro électroformage présente les avantages suivants.

1. Reproduction exacte et précise de contours complexes et de détails fins, avec une grande précision de réplication et de répétabilité.
2. Les pièces électroformées obtenues présentent une très grande précision dimensionnelle, avec une rugosité de surface pouvant atteindre Ra 0,1μm, et une cohérence entre les pièces électroformées produites à partir du même moule.
3. Large applicabilité, car la taille des pièces électroformées peut varier dans une large gamme. Il peut convertir des contours internes de précision difficiles à usiner en contours externes faciles à usiner, ce qui le rend adapté à la fabrication de pièces à contours internes complexes et de précision.
4. Dans une certaine plage, les propriétés mécaniques et physiques du métal déposé peuvent être ajustées en modifiant les conditions d'électroformage et la formulation de l'électrolyte. Il est également possible d'assembler des matériaux difficiles à souder par la méthode de l'électroformage.
5. L'investissement dans l'équipement est relativement faible et le coût est bas. La marge d'usinage est faible et les déchets peuvent être réutilisés comme matériau d'anode. Les moules et les solutions d'électroformage peuvent également être réutilisés.

Cependant, le micro-électroformage présente également des limites et des inconvénients.

1. Faible vitesse d'électroformage, d'où des temps de traitement longs. Par exemple, pour obtenir une couche déposée de 1 mm d'épaisseur, les pièces de forme simple peuvent nécessiter plusieurs heures, tandis que les pièces complexes peuvent nécessiter des dizaines d'heures.
2. La qualité de la couche déposée est instable et sujette à des défauts tels que des nodules, des trous d'épingle, des gros grains et des contraintes excessives, ce qui entraîne une diminution des propriétés physiques et mécaniques de la couche déposée et un rejet potentiel de la pièce. Une contrainte interne excessive peut également entraîner une déformation et une fissuration de la couche déposée.
3. La vitesse de dépôt du métal est généralement proportionnelle à la densité du courant sur la surface de la cathode. Pour les surfaces de moules complexes, la distribution inégale du champ électrique peut entraîner une mauvaise uniformité de la couche déposée, ce qui affecte les performances de la pièce. De plus, cette non-uniformité tend à s'aggraver avec des temps de dépôt plus longs, créant un cercle vicieux et réduisant de manière significative la densité moyenne de courant de dépôt et la vitesse de dépôt.
4. La gamme limitée de matériaux d'électroformage peut ne pas répondre à tous les besoins pratiques.

La technologie du micro électroformage est un support essentiel pour les techniques de microfabrication telles que LIGA, LIGA-Like et EFAB. Elle trouve de nombreuses applications dans l'aérospatiale, les machines de précision, l'électronique automobile, le biomédical et la défense. Les exemples incluent les micro-moules pour les biocapteurs, les micro-turbines, les micro-trous à haut rapport d'aspect et les micro-débitmètres.