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电镀超硬磨料工艺的改进及参数优

2017-05-19 20:27:29
电镀超硬磨料工艺的改进及参数优 磨料,电镀,改进,参数,工艺   摘要:电镀磨料法是制造超硬磨料工具的经常使用方法,电镀质量直接影响到电镀超硬磨料工具的寿命和使用性能,而电镀工艺是影响电镀质量的主要因素。文中首先对原本的电镀基础工艺中镀前处理及镀底镍工序进行了改进,提出了镀前处理中增加去毛刺、电化学除油、阳极处理等进程及镀底镍工序中带电入槽和冲击电流的1套新的电镀工艺,并进行了实验研究,结果表明:新的工艺增强了镀层的结协力,提高了电镀质量;其次实验研究了电镀液配方及电流密度、镀液温度、PH值等工艺参数对电镀质量的影响,并得到了优化结果。   关键词:电镀工艺;超硬磨料;电镀液;正交实验   中图分类号:TG174.441          文献标识码:A   文章编号:1002-2333(2007)06-0028-03   1引言   电镀磨料法是1960年代发展起来的1种新的制造超硬磨料工具的方法。对超硬磨料来讲,比如金刚石,由于其不可电镀性,使得电镀工艺的实质是“电铸”,其进程是电镀液金属离子在阴极取得电子而沉积在基体上,而后不断沉积生长,因而

  摘要:电镀磨料法是制造超硬磨料工具的经常使用方法,电镀质量直接影响到电镀超硬磨料工具的寿命和使用性能,而电镀工艺是影响电镀质量的主要因素。文中首先对原本的电镀基础工艺微机控制电液伺服试验机中镀前处理及镀底镍工序进行了改进,提出了镀前处理中增加去毛刺、电化学除油、阳极处理等进程及镀底镍工序中带电入槽和冲击电流的1套新的电镀工艺,并进行了实验研究,结果表明:新的工艺增强了镀层的结协力,提高了电镀质量;其次实验研究了电镀液配方及电流密度、镀液温度、PH值等工艺参数对电镀质量的影响,并得到了优化结果。

  关键词:电镀工艺;超硬磨料;电镀液;正交实验

  中图分类号:TG174.441 
     
  文献标识码:A

  文章编号:1002-2333(2007)06-0028-03

  1引言

  电镀磨料法是1960年代发展起来的1种新的制造超硬磨料工具的方法。对超硬磨料来讲,比如金刚石,由于其不可电镀性,使得电镀工艺的实质是“电铸”,其进程是电镀液金属离子在阴极取得电子而沉积在基体上,而后不断沉积生长,因而落在基体上面的金刚石磨粒被沉积的粘结金属埋铸起来,构成工具。在电镀磨料法中电镀金属结合剂单层超硬磨机油抗磨试验机料砂轮利用日趋广泛,不但用其磨削工件表面(特别是成形回转表面),而且用来修整普通砂轮(此时称滚轮)。电镀质量直接决定了电镀超硬磨料工具的使用性能和使用寿命,金刚石磨粒与基体之间没有结协力作用,而仅靠基体与粘结金属之间的作用。因此,解决电镀质量的工艺问题,实质上就是解决金属电镀工艺问题。使用传统的工艺,在电镀进程中常常会出现镀层不均匀、结合强度弱等问题,为此,国内外学者仍在进行电镀工艺的研究工作。

  2电镀工艺分析及其改进

  2.1电镀基本工艺分析

电镀金属是利用电解的方法使金属合金沉积在工件表面上,以构成均匀、致密、结协力良好的金属的进程。电镀必须具有外加直流电源,和由特定的电镀液和特定的金属阳极组成的电镀装置。

  以纯镍作为金属阳极,镍盐为电镀液,氙灯耐气候试验机则电镀粘结金属的电极反应以下:

  (1)阳极反应:金属镍失去电子,变成2价镍离子进入镀液,保证了镀液中镍离子的正常补充;

  (2)阴极反应:镍离子从镍盐电镀液中沉积到电镀基体的工作面上。

  电镀液主要由主盐、导电液、缓冲剂、氯化物和添加剂等5大组成部份。

  任何1个完全的电镀工艺进程1般都包括3个阶段:镀前处理、电镀、镀后处理。采取电镀法制作单镀层磨料磨具,工艺线路是:基体镀前处理→镀底镍→上砂(固砂)→镀装潢镍(加厚)。
冷凝水试验机
  在全部电镀进程中,影响电镀质量的因素有:(1)粘结金属与基体间的结协力;(2)电镀基体的工作面上,镀层的厚度不均匀和没有细致的结构;(3)镀层没能到达规定的厚度,并且具有1定量的孔隙;

  影响因素中的第1个因素就是和镀前处理有关,而镀前处理是最主要的影响因素。日本电镀界人士冲击回弹试验机统计过,电镀层结合不好,有90%以上是由于镀前处理不良而至。镀前处理不良严重影响了电镀件的使用寿命。由于镀前处理的每道工序都会直接影响镀层质量。因此,镀前处理的每道工序必须严格进行。只有这样,才能取得均匀性,表面完全性好和结协力强的镀层,从而提高电镀砂轮的使用寿命和加工精度。

  在镀前处理方面,国外目前有专门的酸、碱处理添加剂。大部份的除油、酸洗都采取屡次电解处理。另外采取40℃~46℃的低温除油,而我国大多在60℃~90℃除油,对常温和低温除油曾引发重视,但未取得全面推行利用。对镀前产品采取机械研磨和机械清洗来提高产品质量,在我国还未受重视。

  2.湿热试验机2电镀基础工艺的改进

  为了提高镀层质量,通过对国内外的电镀行业情况的分析和比较,对镀前处理工艺流程进行改进,在原电镀工艺pq1弯曲疲劳试验机基础之上增加去毛刺、电化学除油、阳极处理等工序,各工序的作用如表1所示。
      
  原镀前处理工艺进程:清洗→化学除油→酸洗;新镀前处理工艺进程:去毛刺→清洗→化学除油→电化学除油→酸洗→阳极处理。

  在此采取的镀前处理工艺,如采取机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法,改变镀前基体需镀部位的表面状态;进行电化学除油和阳极处理,大大地改交了基体表面的状态,提高了镀液的分散能力和覆盖能力。对照实验表明新的工艺提高了镀层的均匀性、表面完全性,增强了镀层的结协力,可以保证镀层质量。检测镀层结协力对照实验结果如图1所示。

  为了保证镀层与基体结合良好,除认真完成镀前处理的各道工序之外,对镀底层的工序也应予以重视。基体表面净化和活化以后,为了不在电镀开始前重新生成氧化膜,要尽量迅速地入槽电镀,并且最好要采取带电入槽措施。所谓带电入槽,就是将预处理后的基体接电镀电源的负极,镀槽中的镍阳极接电源正极,在接通电源的情况下,将阴极迅速移入槽中开始电镀。带电入槽可以免出现双性电极现象,这1现象会致使镀件上靠近阴极1侧的表面在通电前产生阳极反应而生成氧化膜。

  对高碳钢合金钢等材料制成的基体,和形状复杂、有凹腔和表面粗糙的基体,在电镀开始时需要使用冲击电流,即在刚开始电镀时,对镀件施加比正常情况下高2~3倍的电流密度,使镀件表面迅速沉积上1薄层微细镀层而后迅速恢复到正常的电流密度。这样可以使零件洛克王国雪莉试验机表面的镀层散布均匀和结合牢固。

  3电镀液配方及工艺参数优化

  3.1电镀液配方的优化

  镀液选用镍盐为主的溶液,其成份为硫酸镍、硫酸钴、氯化钠、硼酸、糖精、丁炔2醇、102烷基硫酸钠。1.4为研究镀液成份对电镀质量的影响,采济宁压力试验机取L9(34)正交表设计实验,各因素的水平取值如表2所示,以镀层的结合强度作为评价指标,对镀液中的主要成分硫酸镍、硫酸钴、硼酸,进行工艺参数优化。

  正交实验安排及结果如表3所示,通过对实验结果的直观分析可知,湿热老化试验机当电镀液成份中硫酸镍、硫酸钴、硼酸含量分别为:240g/L、、8g/L40g/L时,可以取得较强制内部短路试验机大的镀层强度。夹抱力试验机综合斟酌,优化电镀液配方为:硫酸镍240g/L、硫酸钴8g/L、硼酸40g/L、氯化钠15g/L、糖精1g/L、丁炔2  1.4醇0.8g/L、102烷基硫酸钠0.8g/L。通过进1步实验证明,该组配方可以取得理想的镀层结合强度。
        
  3.2工艺参数的优化

  在镀液配方优选后,影响结合剂与基体结合强度的主要工艺参数是:电流密度、镀液温度和PH值。按3因素3水平进行正交设计,各因素的水平取值如表4所示,一样以镀层的结合强度作为评价指标,进行工艺参数优化。实验结果及分析如表5所示。
              
          
  由表5可看出,对镀层结合强度影响最大的因素是电流密度,这个因素的极差最大,为7.334,其次为镀液温度,最后为镀钢化玻璃抗冲击性试验机液的PH值。在实验中取得最大镀层结合强度的工艺条件为:电流密度=0.10kA/m2、镀液温度=70℃、PH值=4.0。根据表5中各因素同1水平实验结果的均值,以各因素的3个水平值为横坐标,每一个水平值对应的实验结果的均值为纵坐标,做出直观图如图2所示。

  由图2可见,电流密度=0.1kA/m2,镀液温度=70℃,PH值=4.0均为比较理想的水平,此时镀层的结合强度最大,以上面所分电池隔膜拉力试验机析的结论是1致的。

  4结论

  本文通过对原有电镀基础工艺的改进,增加了去毛刺、液晶数显式万能试验机电化学除油、阳极处理等工序,实验表明该工艺增强了镀层的结协力,提高了电镀质量。

  通过对电镀液配方及工艺参数进行实验研究得知,电镀液成份中硫酸镍、硫酸钴、硼酸的含量对电镀质量都有影响,可以取得弹簧扭力试验机最大的镀层结合强度的主要电镀液配方为:硫酸镍240g/L、硫酸钴8g/L、硼酸40g/L。而影响镍镀层与基体结合强度的工艺参数(电流密度、镀液温度、PH值)中,电流密度的影响明显,并且影响变化趋势曲线呈极值性变化,当电流密度为0.1kA/m2时镀层与基体结合强度取得最大值,电镀液温度与镀液PH值的影响均呈单调性变化,可以取得较大的镀层结合强度的电镀工艺参数为:电流密度0.1kA/m2、镀液温度70℃、PH值4.0。

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