金刚石镀前处理新工艺

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1　镀前处理新工艺
　　金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上，代替传统的压铸烧结法，不仅投资少、成本低，而且避免了在高温情况下金刚石的氧化，保证了金刚石的硬度和锋利性。
6 g# a" C" g9 q% i　　在整个电镀金刚石过程中，90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此，要提高电镀质量，最主要的是做好镀前处理。
) F0 h' K4 ~" n* C　　镀前处理的内容大致包括：除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
　　为了提高镀层质量，经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较，结合实际，制定了镀前处理新工艺流程如下：去毛刺→清洗→涂绝缘胶→擦洗→化学除油→热、冷水冲洗→酸洗→冷水冲洗→电化学除油→冲洗→阳极处理→冲洗入槽。
/ k3 i& F9 Y4 E　　1.去毛刺　用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
　　2.清洗　用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
　　3.涂绝缘胶　将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘。
; |% A- \* [1 r　　4.擦洗　为了防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，然后冲洗。
　　5.化学除油　除油剂配方如表1所示。

表1  除油剂配方表

药品名称	规格	含量/g.L-1
碳酸钠	C.P	55
氢氧化钠	C.P	10
硅酸钠	C.P	6
十二烷基硫酸钠	C.P	1

  氢氧化钠具有很强的皂化作用，与动植物油反应，生成可溶性飞皂和甘油。
4 R4 T0 B# a0 J, x; o2 W　　十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂，在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下，降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂，加快了除油速度。
* I6 `* Q1 |) e) G  碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用，使融液的PH值基本上保持不边。
5 k" \& K3 h# p  q4 o　　将工件置与于上述溶液中，在40℃～60℃的情况下清洗30分钟左右。
" v9 W+ `. Q/ h& w( G$ C  6.热，冷水冲洗先用热水冲洗，在用冷书冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
0 r6 }# j( D3 r1 Y# |- p; c  7.酸洗　酸洗液配方见表2所示，其目的是去除基体表面的氧化皮。

表2  酸洗液配方表

药品名称	规格	含量
盐酸	C.P	1:1(体积比)

　8.冷水冲洗　酸洗后，将工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内。
　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3

表3  电化学除油剂

药品名称	规格	含量/g.L-1
氢氧化钠	C.P	16
碳酸钠	C.P	40
磷酸钠	C.P	16

　　把工作装挂在此溶液内，接同点源，先阴级处理1分钟，然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2，电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下：
) _6 z3 p' v7 A3 Q/ i- C阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
阴极除油：2H++2e=H2↑
　　采用先阴后厌极的联合除油法，具有去油速度快，无氢脆的优点。
　10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗，准备竟行阳行处理。
　11.阳极处理　阳极处理液配方见表4所示，将基体装挂好，需镀部位插入该液中。负极用铅板，正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序。

表4  阳极处理液配方表

药品名称	规格	含量/g。L-1
硫酸（比重	C.P	2：3（体积比）

　12.冲洗入槽　将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。

2　实验结果
　　实验将试件分成五组，在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理，然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件见表5所示。

表5  镀前处理条件及测量结果

流程		组别
		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
擦洗		/	/	/	/	/
酸洗			/	/	/	/
化学除油				/	/	/
电化学除油					/	/
阳极处理						/
检验	结合力 脆性	不合格	不合格	合格	合格	合格
		/	/	2次30o	4次45o	4次45o

　　试样采用15×15×2mm2的铁片。实验时，温度为40℃±1℃，电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板，阴极为试件。
1 _& h7 ?1 ]( l7 N& e$ [　　对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落，则为合格。
　　当结合力良好时，再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲，同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
　　由表5的测量结果可知，采用新工艺，试件表面光洁性好，油污和氧化皮被除净，试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好，镀层的均匀性、完整性都较好。

3　结论
! ^& y6 Z" G6 `3 F) ^　　1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法，防止工件表面呈现介电的不良状态；
. I; N! ~" W( k　　2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂，加强了基体表面的活性，去油速度快、质量好；
% G% k$ v4 o& V" i7 ?- c　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
　　4.在化学除油和酸洗后，又采用电化学除油和阳极处理，大大地改变了基体表面的状态，提高了镀液的分散能力和覆盖能力，提高了镀层的均匀性、完整性，增强了镀层的结合力。