电镀金刚石工具工艺

吴珂

郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 河南郑州 450013

电镀金刚石是采用电镀方法，在金属镀层中沉积金刚石，金刚石并不参与化学反应。该镀层分为不同的组合形式，是由金刚石和各种化学元素组合而成的。在操作过程中，金属离子从阴极表面析出，微粒进入其中，进而被沉积金属埋入，通过上砂、增厚等操作最终在基体上固定金刚石，构成了具有锋利工作面的镀层，进而形成电镀金刚石工具。

1 电镀金刚石概述

电镀金刚石镀层组是空镀层或上砂镀层。一般粒度组金刚石实行单层电镀，粒度细金刚石实行双层电镀，按照用户需求确定。空镀层是工件通过处理电镀薄薄的一层金属镍，能够使镀层和基体结合起来，进而提高结合力。若是能够将空镀层省去，基体中一部分表面接触磨料，会导致镀层和基体接触，进而使镀层和基体结构强度降低。上砂镀层让紧挨基体的磨粒处于基体上，之后采用大电流进行厚渡[1]。上砂镀层厚度通常在几十微米之间，需要保持均匀不发黑。增厚镀层作为复合镀层主体，具有固结磨粒效用。在镀层总厚度中，其厚度大约为8%，其再镀层2/3高度中埋入磨粒，埋入率占据50-70%。镀层外面有一部分磨粒，外露尺寸与平均粒径1/3相当。不同电镀金刚石工具磨粒埋入率不同。光亮镀层是电镀金刚石工具外表的一层闪镀薄亮镍，能够装饰防护非电镀面，镀层要薄，不然会导致金刚石包裹过度，使得工具磨削力受到影响。

2 电镀金刚石工具工艺

2.1 规范流程

根据电解液作用可以分成空镀液、上砂液以及增厚液，实际工作过程中，通常将空镀液与上砂液混合使用。除油时，使用3%金属清洗剂在40-50℃温度中进行浸泡擦洗，之后进行水洗，再进行除油除锈，使用稀盐酸和适量的表面活性剂再常温下处理10min，之后进行水洗。化学除油时，采用3%脱脂剂再40-50℃中持续10-20min，之后进行水洗，热风吹干，再进行焊导线，实行电解除油后水洗，再热风吹干，最后涂上绝缘涂料，装夹，采用盐酸溶液在常温下处理3-15min，再进行水洗、阴极腐蚀，空镀，提出工件检查，上砂后清砂，之后再检查出槽情况，加入增厚液增厚，检查后出槽，重复进行上砂增厚工序，之后水洗卸妆，再水洗吹干，并进行清洁、质检、打标记，进场除氢，水洗和纯水洗，镀上闪亮镍，回收水洗，热水洗后吹干，最后包装[2]。

2.2 工序说明

空镀工序中，工件是带电入槽的，下槽之后用画笔蘸取镀液对工件表面进行反复擦洗，并清洁表面，及时将不洁部位清除干净。工件一次空停时间不可过长，需要将工件重新放入到镀液中，几分钟之后取出处理。

上砂工序中，采用落砂和埋砂这两种方法。其中，前者可以应用再平面件以及滚动件中，可以大批量生产，后者则可以应用再多个型面工件中，但效率低，所需砂量多，因此主要保证薄埋，不可过厚。同时，要保证上砂电流密度，电流要稳定，不可过大[3]。平面工件上砂部位需要配置辅助阳极。

增厚工序中，工件带电入槽，初始电流低于规范值之后逐渐调整电流至规范值。增厚时，工件也要转位。平面件的增厚需要设置辅助阳极。在转槽增厚时需要注意细砂件位于粗砂槽内增厚。每次增厚都要埋住磨粒，使其尺寸接近镀层厚度，避免每层加厚镀层大于磨粒尺寸。使用工具时，若单纯金属镀层接触加工工件无法起到磨料磨削效用，会导致磨削堵塞。为了避免电力线尖端效应使得工件尖端、凸出部位增厚，需要注意尖端和凸出部位厚度，并及时下去保护工作。质检过程中，需要保证砂子色裹牢固，色裹率适当，避免增厚镀层发白、发绿，发白表示需要返工，发绿表示需要继续加厚。金刚石润度和增厚有关，随着金刚石粒度增加，增厚时间逐渐减少[4]。

2.3 调整维护

电镀金刚石液槽体积小，不断处于工作状态中，成分消耗大，产生污染。每班需要补充液槽到水位，对波美度进行控制，并对PH值进行调整，并进行定期分析。工作时，需要适量补充增硬剂、增光剂、增润剂等。

槽液维护时，用来配置电解液以及前处理液中的大多数药品都是化学纯，采用进口工业级硫酸硅以及国产级硫酸钴质量可行，且能够减少成本。使用纯净水配置槽液并补充用水[5]。新用金刚石以及回收金刚石都能够实行除油除杂，以确保其净度和纯度。

2.4 净化方法

槽液污染源主要为增光剂，每10天需要净化一次，通过过滤电解液、氧化处理、过滤、电解处理、调整镀液、赫尔槽试验等对槽液进行净化。

对于金刚石而言，新的金刚石净化处理需要在烧杯中煮酸，在其中浸没化学纯硝酸，煮30min，冷却后冲洗干净，之后进行煮碱，再冲洗，使用纯水漂洗，最后在镀液中浸泡储存备用。使用过的金刚石进行活化处理，将回收的金刚石干燥过筛清理干净，将其浸泡在硝酸溶液中煮酸，直到净化完成，之后进行水洗，再进行煮碱处理，之后水洗、纯水洗，最后存储备用。

3 结语

综上所述，电镀金刚石工具再经过上砂、增厚等处理后可以构成一层锋利的工作面，这种工具磨削力较好，阐释工作面相对较薄，使用时间也比较短，一般应用再珠宝、陶瓷等物体的削磨、雕刻等作业中。本文通过对电镀金刚石工具工艺的分析，了解了该工具的规范流程，并对上砂、增厚等工序进行了说明，明确了槽液调整和维护工作，阐述了槽液和金刚石净化方法。