电镀金刚石的新工艺
1 镀前处理新工艺
金刚石是目前发现的硬度zui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，zui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。
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
药品名称 规格 含量/g.l-1
碳酸钠 c.p 55
氢氧化钠 c.p 10
硅酸钠 c.p 6
十二烷基硫酸钠 c.p 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。
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。
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。
表2 酸洗液配方表
药品名称 规格 含量
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
药品名称 规格 含量/g.l-1
氢氧化钠 c.p 16
碳酸钠 c.p 40
磷酸钠 c.p 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
阴极除油：2h++2e=h2↑
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。
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2/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zui后一道工序。表4 阳极处理液配方表
药品名称 规格 含量/g。l-1
硫酸（比重 c.p 2：3（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。
至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
2 实验结果
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
流程 组别
ⅰ ⅱ ⅲ ⅳ ⅴ
擦洗 / / / / /
酸洗 / / / /
化学除油 / / /
电化学除油 / /
阳极处理 /
检验 结合力
脆性 不合格 不合格 合格 合格 合格
/ / 2次30o 4次45o 4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。
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*条裂纹为止。
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；
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；
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。
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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，zui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。
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
药品名称 规格 含量/g.l-1
碳酸钠 c.p 55
氢氧化钠 c.p 10
硅酸钠 c.p 6
十二烷基硫酸钠 c.p 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。
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。
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。
表2 酸洗液配方表
药品名称 规格 含量
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
药品名称 规格 含量/g.l-1
氢氧化钠 c.p 16
碳酸钠 c.p 40
磷酸钠 c.p 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
阴极除油：2h++2e=h2↑
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。
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2/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zui后一道工序。表4 阳极处理液配方表
药品名称 规格 含量/g。l-1
硫酸（比重 c.p 2：3（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。
至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
2 实验结果
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
流程 组别
ⅰ ⅱ ⅲ ⅳ ⅴ
擦洗 / / / / /
酸洗 / / / /
化学除油 / / /
电化学除油 / /
阳极处理 /
检验 结合力
脆性 不合格 不合格 合格 合格 合格
/ / 2次30o 4次45o 4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。
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*条裂纹为止。
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；
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；
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。
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