电镀金刚石工具的制备原理及应用

电镀金刚石工具的制备原理及应用

随着经济的发展，科学技术的进步，不同的行业对电镀金刚石工具的要求基本上相同的，即效率高、寿命长、磨削精度高。要保证这些特性，镀层金属不仅要有较高的硬度、耐磨性，而且要求在基体各个部分要均匀分布，以免镀层脱落使工具寿命缩短。

电镀金刚石工具：指通过金属电沉积的方法，使金刚石牢固地被胎体金属包裹在基体(钢或其它材料)上制作而成的一种金刚石工具，它广泛应用于机械电子、玻璃、建材、石油钻探等行业。

电镀金刚石磨头

应用：用于曲轴、主轴承、连杆轴承、活塞杆、活塞环沟槽、阀头和阀杆、齿轮、齿条、螺纹和轴颈等零件的加工，电镀金刚石铰刀用于轻工业和液压零件铰孔，电镀金刚石砂轮片具有高的加工精度和高的使用寿命，另外还有修磨指甲用的甲锉，磨刀用的电镀磨石，牙科医生用的电镀金刚石牙钻等。

1.机械加工工业

电镀金刚石滚轮已成功地应用于修整成型磨削用的普通砂轮或者直接对工件进行成型磨削， 并广泛地用于加工曲轴、轴承、液压阀件等。

电镀金刚石手工什锦锉或机用锉刀， 以及各种形状的金刚石磨头， 广泛应用于加工修磨、以硬质合金或淬液硬钢材制造的模具、或者各种形状的工件表面和内孔。

电镀金刚石铰刀已成为液压设备和缝纫机零件绞孔的工具。它具有精度高、效率高、耐用等优点。

2.电气电子工业

电镀金刚石内圆和外圆切割片切削半导体等硬脆的贵重材料的最佳工具。具有效率高、切缝窄、材料损耗少等特点。

电气和电热设备中常用的石墨和碳精材料， 具有硬而脆的性质， 可使电镀金刚石磨辊刨平大石墨块;

可用电镀锯片切割; 可用电镀磨轮成型磨削。

3.玻璃工业

电镀金刚石掏料刀可以直接在光学玻璃板材上掏取各种规格的光学仪器镜头的圆坯。

电镀金刚石磨轮、扩孔器、钻咀等， 可以在普通平板玻璃上进行磨边、钻孔、扩孔。

4.工艺美术及日用品工业

电镀金刚石磨头等， 可对各种宝石、碧玉、陶瓷等工业美术品进行雕琢和磨花。

电镀金刚石指甲锉作为成套的修饰工具之一， 专供人们修磨指甲用。

电镀金刚石磨轮用于橡胶鞋底修边。

基本过程：

金刚石的选取：

基本要求：

I.外观特征： 纯净金刚石应无色透明的(实际上常因含有杂质和缺陷而显色)。人造金刚石在金相显微镜下观察呈八面体、菱形十二面体、立方体及其聚集体。常显黄绿色， 杂质较多者显灰绿色， 含硼金刚石则呈黑色。

II.使用性能： 按JB2808- 79部标， 金刚石分为JR1、JR2、JR、JR4 4个型号。标号越高， 硬度越高， 质量越好， 价格越贵， 但并非使用性能就越好。虽然JR4 金刚石硬度最高， 但锋利度不如JR3 金刚石， 如果将两者混合使用， 既能保持良好的使用性能， 又能降低生产成本。

金刚石的除杂：

磁性杂质： 人造金刚石因为含有磁性包裹体(触媒金属) , 一般都具有磁性， 包裹体

含量越高， 磁性就越强。磁性强的金刚石， 不仅杂质多、强度低、耐热性差， 而且会对电镀质量产生不良影响， 容易形成镍瘤，因此不易选用。其原因磁性包裹体良好导体， 使金刚石颗粒绝缘性变差， 出现了微弱的导电性。于， 在电力线夹端效应作用下金属镍优先镀在高出于镀层上的金刚石夹端形成镍瘤。为了避免磁性杂质的影响， 金刚石使用前要进行磁选， 最好在专用磁选机上进行， 也可以使用磁铁除去磁感较强的颗粒。一旦发现金刚石磁性强， 应将金刚石全部退货。

吸附杂质： 金刚石其实并不纯净， 其表面总沉着一层吸附杂质， 如果事先不除去， 金刚石粉粒就会漂浮在电解液表面， 不能沉积到基体上去。因此金刚石使用前必须经亲水(湿润)处理， 亲水方法可参考资料。

金属电镀的基本原理：电镀槽中，将浸在镀液中的被镀件与直流电源负极相连接(组成阴极)，将要镀覆的金属与直流电源的正极相连接(组成阳极)，镀槽里的镀液中含有镀层金属的离子，接通电源后镀液中的金属离子便在阴极沉积形成镀层。如下图：

电沉积示意图

电镀金刚石原理：金刚石在弱酸性溶液中吸附H+(这可由加入金刚石后溶液pH 升高而证明)， 并在电场作用下向阴极缓慢移动， 最终吸附在阴极表面。这样当Ni2+、Co2+、

Mn2+不断在阴极表面吸附时， 就把吸附在阴极表面的金刚石不断包裹起来， 形成金刚石复合镀层。

电解液加热：由于电解液加热温度不很高( < 50°)， 通常水浴加热， 电镀容器置于操作台面的水浴槽内。加热可采用钛合金加热管或热水器， 前者置于水浴槽内， 后者热水管通入水浴槽内。电热管可配备控温装置。其原理通过电子继电器( DJ- 702型)控制电加热主回路中的执行部件， 即接触器JC, 使之闭合(或断开) , 从而接通(或切断)加热电源， 达到自动控温的目的。

镀液的回收：电镀结束、工件出槽时， 应用蒸镏水在镀槽上方喷淋工件表面， 使工件上带出的电解液和夹带的金刚石流回镀槽， 以便回收。

常见故障及纠正方法：

电镀清洁生产的基本条件：目前电镀金刚石工具厂家的厂房大都比较简易，生产条件较差， 不重视环境保护， 造成环境污染， 影响产品质量。要实现清洁化生产， 提高产品的档次， 必须做到综合治理。

选择电镀车间地址时， 要充分注意电镀车间对周围环境的影响。电镀车间应设在空气新鲜并且对流性好的地方， 保证车间自然通风和采光良好。同时也要防止周围环境对车间的污染， 以防开窗时外来尘埃吹进车间， 落入镀槽。

综合治理：

①整体排风： 为保持车间通风良好， 应以整体机械通风作辅助手段， 采用抽风机从室内上部进行整体排风， 排出的风量还应由送风系统送进新鲜空气加以补偿。

②局部排风： 为了控制有害气体的扩散， 防止污染室内空气， 在产生有害气体的部位要有局部排风设施。室外排风口应高出屋顶栋缘115~ 2m.

③封闭排风： 退镀工件和酸洗金刚石会产生浓黄烟，污染大， 对人体有害。必须在通风柜内进行， 实现强力封闭排风。

严格卫生：

①操作人员进入电镀车间穿工作服，换工作鞋， 禁止非工作人员随便进入车间。

②每天工作完毕， 仔细清理操作场地; 定期清理车间设备和电镀容器、辅助用具等， 除去灰尘和盐类结晶物， 保持设备整洁和运行正常(特别导电部位)。

③电镀设备停用时加罩加盖(尤其电镀槽和盛砂容器) , 保持清洁。

④车间禁止堆放非生产用的杂物， 减少尘埃源。