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电镀金刚石的制品制造工艺有哪些 返回
发表时间:2019-03-02 9:34:04 作者:

     下面给大家介绍一下电镀金刚石的制品制造工艺有哪些

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1.电镀金刚石工具原理

  电镀金刚石是金属复合电沉积过程(又称镶嵌电  镀)。由于采用Ni-C0二元合金或Ni-Co-Mn三元合金电解液,可获得合金复合镀层,具有比单金属Ni镀层更好的性能(硬度、致密性、耐磨性、耐高温性等):要实现合金的共沉积,必须要求2种金属的电极电位差小于0.02V。Ni(一0.25V)、Co(一0.27V)的电极电位差为0.02V,因此可以得到Ni.Co合金镀层。尽管Ni与Mn(一1.05V)的电极电位差偏大(0.80V),但在硫酸盐电解液中,Mn的极化不大,而Ni的极化却很显著,因此仍可获得Ni-Co-Mn三元合金镀层。

  金刚石在弱酸性溶液中吸附H(这可由加入金刚石后溶液pH升高而证明),并在电场作用下向阴极缓慢移动,最终吸附在阴极表面。这样当N、Co、Mn“不断在阴极表面吸附时,就把吸附在阴极表面的金刚石不断包裹起来,形成金刚石复合镀层。

  为使金刚石与基体及包裹镀层互相溶合成一体,基体及镀层必须具有与金刚石表面相似的结构。

2.电镀金刚石工具的应用范围

2.1机械加工工业  

  电镀金刚石滚轮已成功地应用于修整成型磨削用的普通砂轮或者直接对工件进行成型磨削,并广泛地用于加工曲轴、轴承、液压阀件等。  

  电镀金刚石手工什锦锉或机用锉刀,以及各种形状的金刚石磨头,广泛应用于加工修磨、以硬质合金或淬液硬钢材制造的模具、或者各种形状的工件表面和内孔。  

  电镀金刚石铰刀已成为液压设备和缝纫机零件绞孔的工具。它具有精度高、效率高、耐用等优点。  

2.2‍电气电子工业  

  电镀金刚石内圆和外圆切割片是切削半导体等硬脆的贵重材料的最佳工具。具有效率高、切缝窄、材料损耗少等特点。  

  电气和电热设备中常用的石墨和碳精材料,具有硬而脆的性质,可使电镀金刚石磨辊刨平大石墨块;可用电镀锯片切割;可用电镀磨轮成型磨削。  

2.3玻璃工业  

  电镀金刚石掏料刀可以直接任光学玻璃板材上掏取各种规格的光学仪器镜头的圆坯。

  电镀金刚石磨轮、扩孔器、钻咀等,可以在普通平板玻璃上进行磨边、钻孔、扩孔 。 

2.4工艺美术及日用品工业  

  电镀金刚石磨头等,叮对各种毫石、碧玉、陶瓷等工业美术品进行雕琢和磨花。

    电镀金刚石指甲锉作为成套的修饰工具之一,专供人们修磨指甲用。  

    电镀金刚石磨轮用于橡胶鞋底修边。  

3.选用金刚石的标准及除杂方法

3.1金刚石的基本要求  

  外观特征:纯净金刚石应是尢色透明的(实际上常因含有杂质和缺陷而显色):人造金刚石在金相显微镜下观察呈八面体、菱形十二面体、方体及其聚集体。常显黄绿色,杂质较多者显灰绿色,含硼金刚石则呈黑色。  

  使用性能:按JB2808—79部标,金刚石分为JR1、JR2、JR、JR44个型号。标号越高,硬度越高,质量越好,价格越贵,但并非使用性能就越好。虽然JR4金刚石硬度最高,但锋利度不如JR3金刚石,如果将两者混合使用,既能保持良好的使用性能,又能降低牛产成本。  

3.2除杂方法  

  磁性杂质:人造金刚石因为含有磁性包裹体(触媒金属),一般都具有磁性,包裹体含量越高,磁性就越强。磁性强的金刚,不仅杂质多、强度低、耐热性差,而且会对电镀质量产生不良影响,容易形成镍瘤,因此不易选用。其原冈是磁性包裹体是良好导体,使金刚石颗粒绝缘性变差,出现了,微弱的导电性。于是,在电力线夹端效应作用下金属镍优先镀在高出于镀层上的金刚石夹端形成镍瘤。为了避免磁性杂质的影响,金刚石使用前要进行磁选,最好在号用磁选机上进行,也可以使用磁铁除去磁感较强的颗粒。一目.发现金刚石磁性强,应将金刚石全部退货。 

  吸附杂质:金刚石其实并不纯净,其表面总是沉着一层吸附杂质,如果事先不除去,金刚石粉粒就会漂浮在电解液表面,不能沉积到基体上去因此金刚使用前必须经亲水(湿润)处理,亲水方法可参考资料。

4.镀液回收处理

  电镀结束、工件出槽时,应用蒸镏水在镀槽上方喷淋工件表面,使工件上带出的电解液和夹带的金刚  石流回镀槽,以便回收。  

电镀金刚石制品通常以钢材为基体,应用电镀的方法镀上一层镍或镍基合金作为结合剂而制成的。金刚石磨料就镶嵌在镀层中,结合剂金属是以电结晶方式从溶液中沉积在基体上。

  常见电镀金刚石制品有磨头、磨杆、铰刀、掏料刀、内园与外园切割片、各种机用和手工锉刀、修整滚轮等。这些制品常用来磨削小孔和特殊型面、套料和切割半导体材料。电镀地质钻头和扩孔器、具有间断工作面的电镀磨刀砂轮、网状柔软磨具、各种电镀磨轮(平形、杯形、成型磨轮、无心磨轮)、电镀珩磨油石、砂带、排锯、线锯等也广泛被应用。

  电镀金刚石制品制造工艺一般包括以下几个方面:金刚石的选择与表面处理、电镀规范的规定、电镀液的配制、基体机械加工与镀前表面处理、施镀、检查包装等。

  所用金刚石一般应选择等积形高强度品种,金刚石在使用前经净化和亲水化处理。金刚石粒度直接影响加工效率和表面光洁度及金刚石的消耗量。在满足光洁度要求的前提下,应尽量选用粗粒度,以提高效率。在一般的磨削中,金刚石磨具选用的粒度范围如下:

  磨削工艺      选用粒度范围

  粗磨          80~100目 

  半精磨        120~180目

  精磨         180目~W40

  研磨、抛光        W40~W1

  电镀液可以长期使用,平时只需注意维护和调整,用了一段时间要对溶液进行净化处理,除去杂质离子和油污,并对其成分测试和调整。钢基体预先加工好,根据使用要求决定加工精度和型面光洁度,为保证结合力锐边应倒角。

  下面谈一谈基体镀前表面处理和电镀这两个主要步骤。

  金属工件表面的油污、氧化皮、锈斑都将使金属表面与电解液接触时形成中间夹层,阻碍金属和电 解液界面发生电化学反应,并造成金属表面局部甚 至全部没有镀层,因此,对基体进行认真的表面准备工作是十分必要的。

  镀前处理工序主要是除油、浸蚀和改变工件的表面状态。常用的除油方法有:有机溶剂除油、碱液化学除油、碱液电解除油。在工作时可根据具体情况选用,有时几种方法联合使用除油效果更好。化学除油是利用碱溶液对油脂的皂化作用以除去皂化油,利用表面活性剂的乳化作用除去非皂化油。电解除油比化学除油速度快,功效高,除油彻底,目前多采用电解除油,电解除油时金属工件既可以在阴极上进行也可在阳极上进行,阴极电解除油所析出的气体为氢气,气泡多而小除油效率高,但会表面渗氢引起氢脆。阳极电解除油所析出的为氧气,气泡少除油效率低,优点是无氢脆,去油液中杂质金属离子不会镀在表面上造成挂灰现象,应根据工件材料性质而选择阴极或阳极电解。

  除锈酸腐蚀是镀前处理的重要一环,工件经过除锈酸腐蚀后使电镀表面露出新鲜的铁层,才能在它表面上进行有效的电镀。常用的除锈方法有机械法、化学法和电化学法等,机械方法有喷砂、刷光、抛光、磨光、滚光等。化学法和电化学酸腐蚀法是在酸液中除去金属工件表面氧化皮,不良的表层组织,反应式如下:

  常用电镀设备有镀槽、导电装置、加热与温控装置、电镀电源装置,在电镀之前,应准备就绪,启动加热装置使它达到50℃并保温,经过表面活化后的基体迅速带电入槽进行预镀,预镀电流密度影响镀层与基体结合力,一般不采用冲击电流,带电入槽后让电流逐渐升高到要求值为宜。

  上砂一般有两种方法:落砂法、埋砂法,各有使用对象。落砂法一次只能完成一个面上砂,对于多面的基体需要改换方向多次上砂,落砂法砂层薄,电镀液流通性好,电流密度可比埋砂法稍大,对平面工件上砂比较合适。埋砂法周围砂层较厚,电解液透过性差,电流密度小,每次上砂时间较长。但一次可以完成各个表面的上砂,适用于园柱形和其它复杂型面的工件上砂。不同基体上砂时间也不一样,与基体形状大小、上砂方式有关。上砂完毕卸砂,增大电流加厚,镀到电镀层包覆磨料1/2以上为止。有时需要装饰光亮镀镍,工件出槽,清洗,卸夹具进行修整,经表面活化入槽镀光亮镍,镀到光亮为止,这样工件上未镀金刚石的部位也一同镀上一薄层光亮镍,作为防护装饰性镀层,但要注意金刚石磨具的高精度安装面不能镀金属层必须严格保护。工件镀光 亮后水洗烘干涂上防锈油成品包装。我厂生产的YKA7232数控蜗杆砂轮磨齿机上的金刚石滚轮是我室研制的,它可以无数次地修整砂轮。

  目前在加工铁族合金材料时,较多地采用立方氮化硼(CBN)磨料代替金刚石磨料。因为金刚石尤其是人造金刚石在磨钢铁时易发生#粘附∃现象,降低磨削效率并提高磨削温度,金刚石耐高温性能又比CBN差,一般要用冷却液降温,而CBN耐温可达1000℃以上,不用冷却液而干磨工件,所以在加工不锈钢、镍基合金时通常采用CBN磨轮。但CBN的抗压强度不及人造成金刚石,CBN磨轮必须高速旋转,使表面磨粒的线速度提高才能显示其磨削效率。CBN磨轮的基体加工精度要求也较高,旋转时表面跳动精度应小于0.005mm,若大于0.03mm则磨轮寿命、磨削质量、磨削效率均大大降低。电镀CBN磨轮的加工工艺与金刚石磨轮大致相同。

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