燃料电池双极板是氢能电堆的核心零部件,承担气体导流、导电导热、排水、支撑电铸雾化片也常被称为电铸微孔雾化网,是微型雾化设备的核心元件,依靠微米级阵列微孔将液体撕裂成均匀细小雾滴,广泛应用于医用雾化器、美容喷雾仪、家用加湿器、消杀雾化装置等产品。很多研发工程师在选型试样阶段都会关心,电铸 雾化片的制造工艺流程是怎样的。和激光打孔、化学蚀刻雾化片不同,电铸雾化片属于电化学增材成型,一体成型微孔结构,孔壁光滑、无毛刺、无加工应力,是高端雾化产品的主流方案。地处长三角的南通卓力达,依托自研电铸产线,可完成从光刻母模到成品检测的全流程加工,为国内雾化设备厂商提供试样与批量生产服务。
电铸雾化片整套生产对车间洁净度、药液稳定性、电流控制要求严苛,核心流程依次为基板预处理、光刻母模制备、电铸沉积成型、脱模除胶、整平清洗、表面功能涂层、全尺寸与外观检测、真空封装,每一道工序的参数波动,都会直接影响孔径一致性、防堵性能以及雾化片抗疲劳寿命。
第一步是导电基板的预处理。基板作为光刻与电铸的载体,一般选用抛光不锈钢板,基板表面需要经过脱脂、活化、镜面抛光处理,去除油污、氧化层与细微划痕。如果基板洁净度不达标,后续光刻胶容易出现针孔、附着力不足,电铸沉积时会产生晶粒不均、微孔变形等不良。这一环节需要在洁净工位完成,全程管控粉尘,避免杂质附着在基板表面,为后续光刻图形转移打下基础。
第二步是光刻母模制备,这是决定微孔精度最关键的工序。预处理完成后,在基板表面均匀涂布光刻胶,根据图纸设计的微孔阵列图形,使用 LDI 激光直写设备进行曝光,曝光区域光刻胶发生交联固化,再进入显影槽冲洗,把未曝光区域的光刻胶溶解去除,在基板上形成由光刻胶微柱构成的微孔模板。这些微柱就是后续成型微孔的位置,微柱的直径、高度、排布精度,直接决定雾化片孔径、片厚以及雾粒大小。医疗级雾化片对孔径公差要求可达 ±1μm,因此光刻工序需要恒温恒湿环境管控,图形完成后先做首件二次元检测,确认图形无误,才能转入电铸工序。
第三步是脉冲电铸沉积成型,也就是电铸 的核心环节。制备好的光刻母模作为阴极放入电铸槽,电解液多选用镍钴合金体系,相比纯镍材质,镍钴合金硬度更高、耐振动疲劳性能更好,适合高频往复振动的雾化工况。生产采用脉冲电铸电源,搭配电解液循环过滤与温控系统,金属离子只在基板裸露的导电区域缓慢沉积,沿着光刻胶微柱外围逐步生长,直至达到设计的片厚。区别于普通直流电镀,脉冲电铸晶粒更细密、内应力更低,成型后的雾化片反复振动不容易开裂,同时可以加工锥形孔结构,提升防堵效果。电铸过程中需要持续监测药液浓度、PH 值、温度,定时过滤槽内杂质,防止微粒附着造成微孔堵塞。
第四步是脱模、除胶与整平清洗。当电铸层厚度达标后,将基板取出,先通过物理剥离方式把金属雾化片从基板上分离,再使用专用溶剂浸泡,完全溶解、清除残留的光刻胶微柱,形成贯通的微孔阵列。脱模后的雾化片会经过软整平处理,消除轻微翘曲,随后进入多工位无尘清洗线,依次进行超声清洗、纯水漂洗、无尘热风烘干,彻底带走孔内残留的金属碎屑、药液残渣,避免后续使用时水垢堆积堵孔。清洗后的半成品不能接触普通空气粉尘,转入洁净暂存。
第五步是功能涂层处理,也是提升雾化片使用寿命的加分工序。清洗合格的雾化片会进行疏水涂层处理,在微孔内壁和表面形成一层均匀纳米疏水膜,降低液体附着力,减少药液、矿物质残留附着,缓解长期使用后的结垢堵孔问题。涂层厚度需要精准控制,涂层过厚会缩小孔径,改变雾化效果;涂层太薄则疏水效果有限。部分医疗、腐蚀性药液使用场景,还会增加钝化防护处理,提升合金耐酸碱腐蚀能力。
第六步是全检与封装。电铸 雾化片采用 AOI 视觉设备逐片检测,自动筛查缺孔、孔径超差、变形、划痕、堵孔缺陷,再配合二次元抽检孔径、片厚、平面度。检测合格的产品,在无尘环境下真空密封包装,隔绝水汽与粉尘,交付客户。
很多客户容易把电铸 雾化片和蚀刻雾化片混淆,蚀刻属于减材加工,从板材上腐蚀出孔;电铸是增材沉积成型,微孔内壁更顺滑,更适合 30μm 以内的超微孔雾化需求。整套电铸 工艺门槛高,产线投入、洁净管控、电解液配方都需要长期工艺积累。南通卓力达依托本地精密制造配套,搭建万级洁净电铸车间,持续优化低应力镍钴电铸配方,支持客户定制不同孔径、孔型的雾化片,配合设备厂商做雾化方案迭代,助力雾化零部件国产替代。
总而言之,电铸雾化片依靠光刻定义微孔图形、脉冲电铸一体成型,再经过清洗、疏水涂层、全检得到成品。每一个工序环环相扣,只有稳定的工艺管控,才能保证批量雾化片雾量均匀、不易堵孔、耐高频振动。有微孔雾化片定制需求的企业,可以选择具备完整电铸工艺和检测能力的源头厂家,先打样验证雾化性能,再推进批量生产。
续为氢能企业提供双极板试样、小批量加工服务,助力国内燃料电池