金刚石镀前处理新工艺

mc1976

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。
4 m, }! c0 b% {" }　　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。
　　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。
$ C- b+ T7 e/ r% @8 e　　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。
　　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。
7 ?' U* W. ?! W3 ]　　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。
4 y& \+ b4 v/ r1 e  [0 O　　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
0 m' A: l8 v6 a& s* L药品名称
规格
* e) Q# @" `/ @, a7 b含量/g.L-1
碳酸钠
C.P
& n1 S* ^1 g8 T55
氢氧化钠
C.P
10
7 s. u' x1 Z+ H/ u  [硅酸钠
C.P
( ^; B' Y) t+ b6
+ `# F" |* I- t* Z% n* X十二烷基硫酸钠
9 U" Q  L# Z( EC.P
: d# `) C) x& B$ Y* c1
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。
　　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。
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。
　　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。
8 ?% b+ m8 T& S+ @2 [) g6.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。
5 ^3 A. {1 j+ }" y& Z1 U7.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。
! G! }* `0 Y4 a表2  酸洗液配方表
( C/ D9 ~0 G- h9 v/ n药品名称
规格
含量
& k* |  ~4 n3 E  l; x$ b盐酸
C.P
1:1(体积比)
3 A0 }, W. E, O　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。
/ e/ G! X0 S2 _0 u( B+ V7 e# H　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3
# F; V% {; r3 c& i& }! Q, }3 v表3  电化学除油剂
1 Z6 H! R9 w9 Q药品名称
规格
含量/g.L-1
氢氧化钠
' M7 Y, d7 n1 [C.P
16
碳酸钠
C.P
' f) F! {6 E4 s& o9 g40
  z; Y2 f; N6 T9 n. E* J/ G磷酸钠
9 ~6 ~2 M3 _+ _5 s; BC.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：
阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
1 S* X4 g- Z. K8 y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。
- z4 }1 b0 i1 f0 y/ v- O' S1 V, A　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
9 H/ W  z2 l2 i药品名称
! F) E1 S, s9 j6 u4 z- o0 D规格
含量/g。L-1
' H7 p: z$ I+ b6 D/ I( S硫酸（比重
C.P
$ u/ _( ?$ g! V2：3（体积比）
7 e; m/ v3 V: t2 J; @% e; R! Q　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。
5 R1 \) v5 P$ m! ~* R# d　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
" v% {" F& }0 m( A3 n2　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。
" i9 z8 A! J! J, N' A( G) S  e表5  镀前处理条件及测量结果
流程
组别
" i1 s9 N( S7 Q6 Y% PⅠ
1 Z6 N1 L: N9 U3 [; VⅡ
; m3 d2 F, F7 z+ G5 v. V! cⅢ
Ⅳ
Ⅴ
6 C# x0 t! |" E: s擦洗
- J7 @- U# B& K/
, G  ?/ {# ^" N9 l7 F' B/
/
/
# F6 N& H3 m; @4 x1 B: h/
& {9 i) S  H& @, F) N8 J( m  S& t酸洗
+ u  f# M3 R  y8 q5 ?$ Z1 d" \/
/
/
/
化学除油
9 h3 t; S8 b8 Y. J; X& v* k. y6 V2 }/
0 k8 N9 {/ G- A( Q1 Y; E1 c; ?9 u/
2 @1 R7 x7 `3 S. Y/
% t8 ]% z  {) u/ V( D% ?7 V电化学除油
/
# Z; T' V# ?  ]. D4 j- J" V/
阳极处理
/
检验
结合力
脆性
! c  F0 `7 K0 k不合格
( E$ q) x* t4 k. `" M( _不合格
合格
* j9 ^; q+ q* b1 u合格
9 O* t' r; F4 h  l& [! n& o合格
/
/
# F7 f* t1 v( G8 V2次30o
: ]* ^# q* j' G2 s4次45o
' j, A' u) ]" N0 W# w% s+ a4次45o
6 C+ j8 K) e1 F& _1 i# z; }; P　　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。
5 j: ^* B4 T( T+ 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。
2 q$ S3 U9 X7 {7 ~% b- T　　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
; x% ]- r" G0 f) `, ^$ K' L! l　　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；
# T! E/ W/ U& a# x4 f　　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；
　　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。【MechNet】
文章关键词： 金刚石