金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
/ o$ y( s) j" s2 w0 N8 U( ~. F　　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。
　　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。
( ]" C2 X. z& }- z# h! Q　　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。
) F: i/ e" B4 h# F9 N$ {. L　　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。
8 q  v1 R) U4 y  k6 H表1  除油剂配方表
) s5 W  v1 [  a药品名称
规格
含量/g.L-1
5 p+ x$ Y4 P. d  ]; S2 r碳酸钠
. d9 F9 i0 T4 p3 `  P5 sC.P
6 \7 D+ b; q0 R& V8 r; Z7 _55
7 T9 F; x8 x/ Y氢氧化钠
/ ]% N9 L4 N* U% PC.P
. s( G, Y) G7 i# D; b( W- }10
硅酸钠
C.P
6
十二烷基硫酸钠
7 N% k) [4 R4 V0 c' L0 ~, zC.P
1
. G. m8 e$ O& `9 ^% w+ z1 K3 s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。
# t% q* N2 P) b% q" ?- k　　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。
4 L' T6 i( X( y2 ]3 n: R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。
' f" U: @& T( Z5 L" C- a　　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 g  J: [$ n2 {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。
9 }9 J9 ~3 s5 L7 `+ C! s7.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。
+ Y! d2 j' J2 E表2  酸洗液配方表
' X# f0 c' m+ o7 E7 t/ `9 I药品名称
规格
% Y, u) ~; ~5 }* N0 y含量
9 x; _6 L: B+ n+ |* i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
0 {4 v7 W# Q1 y* J# |" N, r: ?) u药品名称
1 U' s5 l6 x, k6 F规格
含量/g.L-1
氢氧化钠
C.P
- F! m" V( V1 b16
% O, f* p6 s; \( R' e, q- j碳酸钠
C.P
/ Z9 I, a+ ^8 z) ~. F% n' n40
磷酸钠
C.P
7 M& ^" e- [+ |9 b' t: A1 }- _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
0 f- S9 x$ F$ p阴极除油：2H++2e=H2↑
/ x* ^3 \+ A9 X" i9 L+ d　　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。
3 Z) f. a5 F" R4 r. w, {　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。
- D5 W  x+ u+ x( u2 D3 p表4  阳极处理液配方表
1 k8 i/ S0 `  }, t; I药品名称
规格
含量/g。L-1
硫酸（比重
2 o& m/ u/ R$ T! V; nC.P
' c5 c* {5 Z9 ?: S2：3（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。
* j4 P. f+ j5 C4 C　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
6 p' i9 @  ^. Z0 C6 U' l5 b1 T2　实验结果
$ F1 A5 R1 g7 h0 R# X9 y* ^　　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
. O$ ^  ~6 N" {% Q; u( T- H流程
组别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
! q, {) @& x0 }& Y4 ]3 xⅣ
Ⅴ
擦洗
" |. y, T# D' D6 k/
# v( c# Y$ u* D1 ~: n# L# O) u/
/
/
# g* p$ y2 X- G" B/ j  m/
酸洗
5 \1 i/ s2 y' u8 G/
+ b! G; c1 R8 Q  i1 P4 h1 l# y( L/ R  C/
/
% l+ Z2 _5 ?3 f* Q4 W/
# L" B9 R$ i2 u2 `化学除油
/
/
9 @$ ~* f* D* K6 D5 M! ?/
电化学除油
* n2 j: k' @( S* F5 a; v" G/
4 x: j2 h5 f0 ^# j% ~4 _% m/
阳极处理
! ~: H  V9 t9 w  j' v8 N/
检验
3 y9 D4 l$ v1 K6 L$ b0 K4 E结合力
脆性
5 y4 Z2 O) z* k8 p( X; B* u- }不合格
不合格
合格
# H0 Q8 B2 c3 S& P' t合格
合格
/
' ?+ A9 A6 V- b, E  F$ u: B/
2次30o
4次45o
/ D, O  V2 y6 P4次45o
+ @; D/ V6 r% ]2 _% b+ H　　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。
　　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。
9 q# ^# V% F  i: W  i' J　　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
　　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；
# L- L( z3 P) X# J　　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；
  U( e2 T8 r" a+ J0 p& P: h　　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】
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