金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
* e% n8 B7 ~- Z& m3 E( ?　　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。
* @  V, A4 k, o　　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。
　　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。
  N3 l) ~6 U* r! k　　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。
　　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
% x$ k& M7 v! C$ r, w7 s) M药品名称
; j! P- u0 o( }' Z$ ?规格
  G& b  D1 O) p2 w/ w! e2 Z3 V含量/g.L-1
) S/ a; }: p2 S碳酸钠
. i& V9 s' k9 l" `2 H( eC.P
; I2 N" y; s& G& r( h# |55
氢氧化钠
; X3 P% r% r9 H, j+ @C.P
10
& u9 }1 j$ a+ V5 u5 S硅酸钠
2 i4 ~8 G8 H# d+ m8 H6 s- sC.P
6
) e& J0 u& V% D0 f$ g' O十二烷基硫酸钠
) m+ v4 N  u  f, z4 hC.P
) i6 C0 m/ o+ I( |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。
　　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。
% D( E2 g8 E1 ]1 W- k6.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。
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。
+ e4 W! a: {! G( @* b- y表2  酸洗液配方表
- x* w/ {2 |% y* x. g药品名称
规格
含量
盐酸
% {5 z, P6 R9 D+ ^' ?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
& l0 U" [3 t. s' ~8 |) Y# _表3  电化学除油剂
" b' e0 u$ G: s5 L药品名称
4 {: B# H5 ^# k" p规格
7 C6 U$ |3 V3 j, z# ^, Y+ `5 G含量/g.L-1
氢氧化钠
C.P
16
' t! p( v* K+ U碳酸钠
C.P
40
+ L+ v# s: R- i; A# Q磷酸钠
( C! t$ U& ]0 z2 N, O' p+ RC.P
! B& U8 b# ?1 `, m  d8 D/ E9 ^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：
% E1 G4 ^2 b: c5 S阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
阴极除油：2H++2e=H2↑
, M, a1 K) B, f; V6 W　　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。
2 ~! i- r! `: S9 t　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。
# M5 }$ [6 e( k/ T, H% H4 K　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
- y9 U+ b) l& h. O" Y+ k药品名称
# Q3 }- E4 F& L: Y7 E8 l规格
含量/g。L-1
硫酸（比重
C.P
2：3（体积比）
% Q- O& l( K6 L) ?3 P; e8 T: P　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。
) [1 s+ e7 s6 h; _　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
2　实验结果
  z4 \1 V6 I4 n' w# ?* g　　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。
0 Q6 i; v6 @# |3 j! x% B! s# E4 W表5  镀前处理条件及测量结果
流程
; j, I0 W2 W# U2 K3 B! m1 V0 t0 }  w6 F组别
& x# Z8 y( V& SⅠ
Ⅱ
0 b: ?, @2 ~+ {6 r+ k1 F! E, rⅢ
# d8 _8 R# c3 I* d+ p# S& p# d3 K! uⅣ
+ \% q4 b" z) v8 _7 E$ LⅤ
2 ]! \8 j8 p/ a8 L8 R擦洗
  [/ V9 w; D5 b9 S$ f, q/
; u+ H' t' z' M3 T) Y# A" ]1 G$ S/
, x7 D+ \  O% L( n. l6 x/
/
/
酸洗
/
/
  o% @& G7 j( j. k/
/
化学除油
/
/
9 H/ n) D2 H: B) y& L/
电化学除油
/
+ f+ T, O6 U6 T! e% y/
阳极处理
/
检验
结合力
% a% ~+ [7 e- F# ?脆性
) Y" e, d/ o% w3 M2 T, m不合格
( t: }% Z4 g$ |0 s4 m6 ~; m7 C不合格
# a4 w( e; a( L) D3 G合格
合格
  h; J% H" @6 s8 S4 d合格
/ t* G# ~- b$ W/
" Z' j/ p1 x8 |. j' L/ D/
+ x3 \: X+ X" _) t; k% ~$ C2次30o
4次45o
1 R3 a0 o9 |4 q6 x9 S5 r4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。
# X- ?; l/ J( E1 \3 Z　　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。
0 B2 w/ i, K- t, L　　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
. L. `) Z& q2 e! c3 q9 l; o　　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；
6 Y) R0 S: [6 U4 {$ i1 B　　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) S; d1 x! m. p& r* L　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
. d# u; `) j6 F6 h) K1 a8 r5 v/ {　　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