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如何避免电镀金刚石工具镀层脱落

作者:[本站] 时间:[2018/08/07 17:12:09]

    电镀金刚石工具被广泛用于机械电子、玻璃加工、建材加工、石油钻探等行业,主要是通过金属电沉积使金刚石牢固被金属包裹在钢或其它材料上制作成的工具。电镀金刚石工具需要具备削磨精度高、使用寿命长、削磨效率高等特性。 电镀类的金刚石工具为了避免电镀层脱落影响其加工效率,需要电镀上的金属具备硬度高、耐磨的特点,并需要均匀平铺在金刚石工具表面上。

    在磁性材料行业的强力磨削,进刀量都是控制在0.3mm左右;陶瓷行业的大进刀量的干磨削等,对镀层金属与钢基体的结合力要求尤为苛刻。在电镀金刚石工具的生产过程中,大部分厂家都只注意到了镀层金属的种类、硬度、耐磨性,而往往忽视镀层金属与基体结合力的问题。在实际使用过程中,镀层脱落的现象屡见不鲜。

    造成电镀层金属脱落的原因

    电镀金刚石工具在使用过程中,由于使用条件如磨削力大小、温升、工件的撞击等原因,会造成含有金刚石的金属镀层与钢基体分离的现象,这就是镀层脱落。镀层脱落一般是局部脱落,镀层一次性全剥离的现象少见。在实际使用过程中,镀层脱落的情形大致有如下三种:

    (1)镀层脱落至基体表面:即含金刚石的金属镀层和不含金刚石的金属底镀层同时与钢基体分离。

    (2)层脱落至金属底镀层:即不含金刚石的金属底镀层与钢基体未分离,只是含金刚石的金属镀层与金属底镀层剥离。

    (3)含金刚石的金属镀层中镀层金属层状分离:含金刚石的金属镀层在使用过程中,与工件接触部分的镀层金属不是正常磨耗,而是非正常地成片或粉末状脱落,金刚石不是全部脱落,而是局部粒状脱落。这种现象不易引起注意,造成的后果是制品寿命较短,往往会给人一种镀层金属把持力或耐磨性不佳的假象。排除加厚时镀层烧焦和镀层金属耐磨性差等因素,工具在正常使用过程中,金刚石颗粒脱落直观表现为工具表面有连续成片较大的孔洞时,应是此类镀层的脱落。

    电镀金刚石工具在制造过程中牵涉多道工序,任何一道工序进行得不充分,都会造成镀层脱落。

鉴于以上的问题,金刚石工具厂家是如何处理的呢?

1、镀前钢基体处理很重要

    钢基体在进入电镀槽之前的处理工序称之为镀前处理。镀前处理包括:机械抛光、除油、浸蚀及活化等步骤。镀前处理的目的是去除基体表面上的毛刺、油污、氧化膜、锈和氧化皮,以暴露基体金属使金属晶格正常生长,形成分子间的结合力。如果镀前处理不好,基体表面有很薄的油膜和氧化膜,基体金属的金属晶格就不能充分暴露,就会妨碍镀层金属与基体金属形成分子间的结合力,仅仅是机械镶嵌作用,结合力差。因此,镀前处理不良是造成镀层脱落的主要原因。

2、电镀液的配方起直接影响作用

    镀液的配方直接影响镀层金属的种类、硬度、耐磨性,配合不同的工艺参数还可控制镀层金属结晶的粗细、致密度以及镀层内应力的大小。对于电镀金刚石工具的生产而言,绝大部分采用镍或镍-钴合金。

3、电镀过程断电是导致镀层脱落的重要原因

    若排除电镀液的成分及其他工艺控制方面的影响,电镀过程中的断电是造成镀层脱落的一个重要原因。

    电镀金刚石工具的电镀生产过程与其他类型的电镀有着较大的区别。电镀金刚石工具的电镀过程包括空镀(打底)、上砂、加厚过程。在各个过程中都存在着基体离开镀液,即或长或短的断电的可能。比如说空镀一定时间后,需观察底镍的质量及金刚石在基体上是否均匀分布;上述过程中若上砂有植砂和卸砂步骤,卸砂有时需要离开镀槽,在另一槽内进行;加厚过程中观察金刚石覆盖率是否到位等等。短时间断电,对镀层影响不大,若断电时间过长,镀层金属表面就会在瞬间生成一层致密的氧化膜,使随后进行的电沉积金属原子不能沿着原有的金属晶格生长,影响两者的结合力。工具在使用过程中,外作用力大于这两层间的结合力时,此两层之间的层与层的分离是不可避免的。因此,采用更为合理的工艺、工序也可减少镀层脱落现象的出现。

    解决镀层脱落的措施

    针对上述镀层脱落的原因,笔者认为可采取以下措施解决镀层脱落的问题:

    (1)强化镀前处理,尽可能完全去除基体表面上的毛刺、油污、氧化膜、锈和氧化皮,促使镀层金属晶格正常生长,提高镀层金属与基体金属间的结合力。

    (2)优化镀液配方和电镀工艺、采取带电入槽,防止双极性现象,对于形状复杂的工件采用短时间大电流冲击空镀,以减少镀层内应力和析氢现象的影响,提高镀层质量。

    (3)优化工艺、工序,减少卸砂时的断电时间,甚至不断电在原上砂槽内卸砂、加厚或在一备用槽内带电卸砂,以提高金刚石颗粒与镀层间的结合力。若在加厚过程中遇停电现象,重新加厚时,工件应放入电解液中进行阴极还原,还原后带电入槽电镀以保证镀层结合力。

综述:

    在金刚石工具进行电镀的时候,需要处理好电镀前、中、后的相关工艺,并以最优质的电镀配方进行电镀。此外,也需要综合考虑电镀层金属的耐磨情况及该电镀层硬度,测试该电镀层内应力对各种添加剂的抗压能力,避免添加剂直接影响到镀层的应压力。电镀过程的环境安全以及镀层原料的洁净也是影响镀层粘附力的因素之一,只有最全面的加工工艺配置才能生产数镀层寿命长的金刚石工具。

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