專利名稱：電鍍金剛石磨具的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍技術(shù)領(lǐng)域，特別是將人造金剛石微粒鍍在各種磨具表面的制備方法。
電鍍金剛石的方法從80年代已被人們應(yīng)用，并在機械加工、鉆探、玻璃加工、橡膠加工、醫(yī)療器械、工藝美術(shù)品修飾等行業(yè)，對電鍍金剛石的磨具，特別是異形件廣為應(yīng)用。但其制備方法仍然是采用常規(guī)的處理方法，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量上，都遠遠滿足不了用戶要求，如現(xiàn)行的鍍液是采用鎳鐵合金或鎳磷合金，目前，日本采用瓦特型鍍液是一種純鎳，美國選用銅或鎳磷合金，國內(nèi)選用鎳鐵合金。上述種種金屬鍍層強度低，目前國內(nèi)現(xiàn)行的工藝，對初鍍是用普通鍍鎳電解液在單獨的鍍槽中進行操作的，主鍍和加厚用鐵鎳合金鍍液在另外一個鍍槽中進行。而電鍍過程中基本是靜止的，工藝復(fù)雜，效果差。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提出一種工藝方法簡化，提高鍍層質(zhì)量，電鍍金剛石磨具的制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。先將磨具樣件進行研磨，然后用化學(xué)純丙酮刷洗，并用水洗后，再進行第二次除油，用堿液浸泡，水洗后進行第一次浸蝕，再水洗，進行第二次浸蝕，進行初鍍、主鍍、加厚鍍、鍍半光亮鎳，最后進行熱水清洗，干燥后修整即可完成全部制備過程。第二次除油采用堿液成分為氫氧化鈉 60-100g/l碳酸鈉 20-60g/l磷酸鈉 15-30g/l硅酸鈉 5-10g/l溫度80-90℃，時間為20分鐘。
鍍前處理的好壞，直接影響電鍍的質(zhì)量。在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障約有60-80%都與鍍前處理的好壞有關(guān)。而鍍前處理的“浸蝕”又是最關(guān)鍵的一環(huán)。為此對鍍件基體(普通鋼鐵)的兩次“浸蝕”(即強浸蝕和活化)溶液成分和工藝規(guī)范作了創(chuàng)新。第一次浸蝕，本發(fā)明用王水浸泡，作浸蝕劑。一般電鍍，無論鍍何種金屬一是為了防腐和防銹;二是為了裝飾，要求鍍件表面光亮平整美觀。所以對鍍件基本的鍍前處理，通常不采用強烈的酸蝕溶液。如果使用強浸蝕液，又必須在浸蝕液中加緩蝕劑。
對于電鍍金剛石磨具，要求的是鍍層堅韌、耐磨、金剛石微粒鑲嵌牢固等，不強調(diào)基體表面光滑。基體表面過于光滑反而不利于金剛石微粒的沉積和鍍覆;其次是對鑲嵌金剛石磨具基體也不需要高炭鋼。針對這些特點，本法對普通鋼鐵材質(zhì)的基體使用的化學(xué)浸蝕液，創(chuàng)造性的改用濃度為30-80%的王水作為浸蝕液，不加緩蝕劑，在室溫下處理1-15分鐘。用王水浸蝕后，基體表面除徹底去掉了氧化皮外，還形成凸凹的腐蝕面，大大增強了鎳離子與基體的結(jié)合力，從而得到牢固的初鍍層。對主鍍揚灑金剛石微粒時易于滯留在基體表面上，有利于鍍覆。
第二次浸蝕，也叫活化，本發(fā)明采用“活化-電鍍同時處理”法，就是用鹽酸加氯化鎳作為電解液，鹽酸為100ml，氯化鎳為200ml，在室溫下，進行1-10分鐘，電流強度為3A/dm2。通過電解，在活化上過程中，基體表面同時鍍上一層結(jié)合力良好的打底鍍層。一般常規(guī)浸蝕后，基體從浸蝕液中取出后不洗才能放入鍍液中進行初鍍。對這一工序無論操作如何迅速，總要有一段時間的間隔。受過酸浸蝕的基體取出后，無論放在水中或空氣中，其表面很快就會生成一層氧化膜，這就影響鍍層的結(jié)合力。采用“活化-電鍍同時處理”的方法進行處理后不須要水洗，馬上直接就可以放入主鍍槽中進行初鍍。這就避免了鍍件基體在水中或空氣中再生成氧化膜的弊端。
對金剛石粒子的表面強化處理，它與對鍍件基體表面活化處理同樣重要。金剛石粒子表面不經(jīng)過徹底的潤濕處理，就直接影響金剛石微粒與金屬層的緊密結(jié)合，降低牢固性，在使用中易于脫粒。所以在鍍前對金剛石粒子必須進行活化處理。處理的方法是先將金剛石顆粒用酒精浸洗，然后再用硫酸或硝酸浸洗，最后水洗干凈加入少量的鍍液充分攪拌，使其粒子被潤濕透再倒入鍍槽中。
電鍍金剛石磨具的全部工藝過程，除鍍前處理外，電鍍分四道工序即初鍍、主鍍(鍍覆金剛石微粒)、加厚鍍、半光亮鍍。本發(fā)明根據(jù)在鍍前活化處理過程中，對鍍件已形成了打底鍍層。所以初鍍就不須要再以單獨的鍍液在單獨的鍍槽中進行了?？蓪⒊蹂?、主鍍、加厚鍍?nèi)哂猛诲円海谕诲儾壑羞B續(xù)的進行鍍覆。鍍液配方主鍍液成分瓦特型(Watts)鍍液硫酸鈷 10-20g/l半光亮鎳鍍液成分硫酸鎳 200-280g/l
氯化鎳 35-45g/l硼酸 30-40g/l十二烷基硫酸鈉 0.1-0.5g/l1.4丁炔二醇 0.1-0.5g/l各電鍍工序主要參數(shù)表
初鍍是對鍍件基體表面上在主鍍前，先鍍一層適當(dāng)厚度的鎳鈷層。本發(fā)明先將活化后已經(jīng)形成打底鍍層的鍍件直接放入主鍍液中進行初鍍。鍍件放入后開始轉(zhuǎn)動速度為6米/分，然后選用適當(dāng)參數(shù)，在盡短的時間內(nèi)完成初鍍層，但鍍層不宜太薄，初鍍層是用來保護金剛石顆粒以防從基體上脫落。主鍍是對鍍件基體表面鑲嵌金剛石微粒的過程。當(dāng)初鍍層厚度達到要求后，陰極停止轉(zhuǎn)動，鍍件水平放置，用板式泵揚灑金剛石微粒，使金剛石微粒徐徐自然沉降在鍍件表面，使陰極與鍍件表面保持平行，距離為10cm，選好適當(dāng)參數(shù)進行鍍覆。如果鍍件上金剛石微粒掛的不滿或不均勻，可按上述方法再進行一次。加厚鍍是為了使金剛石微粒牢固地鑲嵌在金屬鍍層中。在主鍍時金剛石顆粒周圍已形成了電鍍層。在這主鍍層上再覆蓋一層金屬鍍層，使顆粒更好的埋藏在鍍層之中。進行加厚鍍時，先清除鍍件上的殘留金剛石微粒，陰極恢復(fù)轉(zhuǎn)動進行鍍覆，選好參數(shù)控制好電鍍時間。鍍半光亮鎳，是為了提高鍍件的性能和延使用壽命。所以這道工序必不可不少。鍍半光亮鎳能提高硬度和耐磨損性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、由于對鍍件基體采用“強浸蝕”，通過實驗，王水可使鋼鐵基體表面改善為適宜電鍍金剛石的表面。
2、采用“活化-電鍍同時處理”的方法，實驗證明大大加強了初鍍層的附著力。并簡化了初鍍層用普通鍍鎳鍍液于單獨鍍槽進行的工序。
3、初鍍、主鍍、加厚鍍?nèi)哂猛诲円?，在同一鍍槽、同一溫度下連續(xù)操作，形成了三位一體的鍍層，將金剛石顆粒牢牢地鑲嵌在鍍層之中，增加了牢固性，延長了使用壽命。
4、改用鎳鈷合金鍍液，取代鎳鐵或鎳磷鍍液。增強了鍍層的堅韌性和耐磨性，大大提高了鍍層質(zhì)量。將試件反復(fù)彎曲180°，鍍層未發(fā)現(xiàn)任何剝離現(xiàn)象。
5、加鍍半光亮鎳，增強鍍層的硬度和耐磨損性能。
6、對傳統(tǒng)的靜止電鍍法，本發(fā)明改為相對運動電鍍法。即使鍍件在鍍液中不停的旋轉(zhuǎn)或擺動。因為鍍鎳過程中在陰極鍍件上會產(chǎn)生氣泡，而鍍液與氣相、鍍液與固相的二相界面上的表面張力很大，氫氣泡容易在陰極鍍件表面上停留，影響鍍層。使鍍件不停的旋轉(zhuǎn)和擺動與鍍液相摩擦，氫氣泡難以在鍍件表面停留，減少了針孔，抑制鍍層結(jié)節(jié)，能使表面平整而牢固。同時由于陰極鍍件不停轉(zhuǎn)動，使陰極周圍的液膜不斷更新，可以采用大電流進行電鍍，加快了沉積速度，縮短電鍍時間，降低成本，提高了工作效率。


圖1為本發(fā)明提供的工藝流程圖本發(fā)明提供以下實施例實施例1先將磨具樣件進行研磨，然后用化學(xué)純丙酮刷洗，并用水洗后，再進行第二次除油，用堿浸泡，水洗后進行第一次浸蝕，再水洗，進行第二次浸蝕，進行初鍍、主鍍、加厚鍍、鍍半光亮鎳，最后進行熱水清洗。干燥后修整。第二次除油采用堿液成分為
氫氧化鈉 60g/l碳酸鈉 20g/l磷酸鈉 15g/l硅酸酸鈉 5g/l溫度80℃，時間為20分鐘。
第一次用王水浸蝕，采用濃度為30%王水，在室溫下浸蝕0.5分鐘，第二次浸蝕，以鹽酸100ml、氯化鎳200ml，在室溫下進行1分鐘，電流強度為3A/dm2。初鍍、主鍍、加厚鍍酸液成分為瓦特型鍍液加上硫酸鈷 10g/l半光亮鎳鍍液成分為硫酸鎳 200g/l氯化鎳 35g/l硼酸 30g/l十二烷基硫酸鈉 0.1g/l1.4丁炔二醇 0.1g/l實施例2工藝流程同實施例1第二次除油采用堿液成分為
氫氧化鈉 80g/l碳酸鈉 40g/l磷酸鈉 20g/l硅酸酸鈉 7g/l溫度85℃，時間為20分鐘。
第一次用王水浸蝕，采用濃度為50%王水，第二次浸蝕，以鹽酸100ml、氯化鎳200ml，在室溫下進行5分鐘，電流強度為3A/dm2。初鍍、主鍍、加厚鍍酸液為瓦特型鍍液加上硫酸鈷15g/l半亮鎳鍍液成分為硫酸鎳 240g/l氯化鎳 40g/l硼酸 35g/l十二烷基硫酸鈉 0.3g/l1.4丁炔二醇 0.3g/l實施例3工藝流程同實施例1第二次除油采用堿液成分為氫氧化鈉 100g/l碳酸鈉 60g/l
磷酸鈉 30g/l硅酸酸鈉 10g/l溫度90℃，時間為20分鐘。
第一次用王水浸蝕，采用濃度為80%王水，在室溫下浸泡5分鐘上。第二次浸蝕，以鹽酸100ml、氯化鎳200ml，在室溫下進行10分鐘，電流強度為3A/dm2。初鍍、主鍍、加厚鍍酸液為瓦特型鍍液加上硫酸鈷20g/l半亮鎳鍍液成分為硫酸鎳 280g/l氯化鎳 45g/l硼酸 40g/l十二烷基硫酸鈉 0.5g/l1.4丁炔二醇 0.5g/l各實施例電鍍工序主要參數(shù)表如下

權(quán)利要求
1.一種電鍍金剛石磨具的制備方法，其特征在于先將磨具樣件進行研磨，然后用化學(xué)純丙酮刷洗，并用水洗后，再進行第二次除油，用堿液浸泡，水洗后進行第一次浸蝕，再水洗，進行第二次浸蝕，進行初鍍、主鍍、加厚鍍、鍍半光亮鎳，最后進行熱水清洗，干燥后修整即可完成全部制備過程。第二次除油采用堿液成分為，氫氧化鈉 60-100g/l碳酸鈉20-60g/l磷酸鈉15-30g/l硅酸鈉5-10g/l溫度80-90℃，時間為20分鐘第一次浸蝕用30-80%的王水浸泡，時間為1-15分鐘，第二次浸蝕用電解液成分為鹽酸100ml，氯化鎳200ml，在室溫下進行1-10分鐘，電流強度為3A/dm2，初鍍參數(shù)取PH值4.5-5.5電流密度1-4A/dm2溫度35-45℃，時間20-60分鐘，初鍍、主鍍鍍液成分 瓦特型鍍液硫酸鈷 10-20g/l主鍍參數(shù) PH值4.5-5.5電流密度2-4.5A/dm2溫度35-45℃加厚鍍參數(shù) PH值4.5-5.5電流密度0.8-3.5A/dm2溫度35-45℃時間4-7小時，半光亮鎳鍍液成分硫酸鎳200-280g/l氯化鎳35-45g/l硼酸30-40g/l十二烷基硫酸鈉0.1-0.5g/l1.4丁炔二醇0.1-0.5g/l參數(shù)取值為 PH值4.0-5.0電流密度2.5-3.5A/dm2溫度45-50℃時間20-40分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電鍍金剛石磨具的制備方法，其目的就是要簡化工藝，提高電鍍質(zhì)量。其工藝流程是將工件研磨，第一次除油、水洗，第二次除油、水洗，第一次浸蝕、水洗，裝掛具，第二次浸蝕、初鍍、主鍍、加厚鍍、下工件、作光亮鎳鍍前處理、鍍半光亮鎳、熱水洗、干燥、修正。其特點是用王水浸蝕，不加緩蝕劑，并用活化-電鍍同時處理的方法進行電解處理，鍍液用鎳鈷合金取代鎳鐵合金或鎳磷合金鍍液。本法可廣泛應(yīng)用于機械加工、鉆探、玻璃加工、橡膠加工、醫(yī)療器械、工藝美術(shù)品修飾等行業(yè)。
文檔編號C25D15/00GK1098447SQ94110328
公開日1995年2月8日 申請日期1994年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月18日
發(fā)明者劉斌, 劉文琛, 劉叔倫 申請人:東北大學(xué)