高性能金刚石线锯快速电镀制备工艺研究

发布时间：2020-10-28 18:25

　　 金刚石线锯包括游离磨料线锯和固结磨料线锯两种,而游离磨料线由于其本身的缺陷逐步被市场淘汰。固结磨料线又可通过树脂结合、钎焊结合、电镀结合等不同的工艺来制备完成,它们各有自己的优缺点。总的来说树脂对金刚石的把持力较小,钎焊易损伤基体的机械强度,电镀则相对具有更好的整体性能且应用广泛。而采用表面镀覆有金属镍的金刚石制备线锯可以增大镀层对金刚石的把持力,同时还能提高上砂效率达到提高制备效率的目的。金刚石微粉化学镀镍实验中对次亚磷酸钠、乳酸、氨水等组分对化学镀效率的影响做了实验性研究,同时还通过XRD、SEM、EDS等检测手段分析了不同组分、温度、pH值、镀覆次数等因素对镀层质量及产品性能的影响。本实验条件下线锯用细粒度金刚石微粉化学镀镍的最优配方为:六水硫酸镍25g/L、次亚磷酸钠30g/L、氨水35ml/L、乳酸10ml/L、乙酸钠15g/L、硫脲25mg/L、80~85℃、pH=4。利用该镀液,可制备出镀层均匀、致密的镀镍产品。在金刚石表面一次镀镍完成后重复该工序,可在提高镀层质量及增重量的同时提高镀覆产品制备效率及分散性。为提高制备效率通过正交试验、赫尔曹实验等确定镀速最快的电镀液配方,制备线锯探讨其相关性能。对镀层显微形貌、显微硬度、抗拉强度等性能的检测分析及各组分及添加剂对镀层性能的相关分析得到最佳镀液配方即为:1.4丁炔二醇0.1g/L、氨基磺酸镍450g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L、氯化镍15g/L、硼酸35g/L、糖精1g/L、硫酸钴10g/L。通过实验分析各工艺参数对镀层结合性能、金刚石颗粒分布、镀层厚度、耐用度、制备效率等性能的影响,获得最佳制备工艺为:预镀电流5A/dm2、预镀时间2min;上砂电流5A/dm2、上砂时间10min;加厚电流14A/dm2、加厚时间10min。最终在有效提高线锯制备效率情况下,耐用度相对于某厂线锯提高0.7倍左右,最终可达到高性能金刚石线锯快速电镀制备的预期目标。为了进一步改善线锯制备效率、耐用度等性能,本实验还对金刚石表面镀镍、基体磁化等改进工艺做了相关研究。通过对线锯外观形貌、金刚石颗粒分布等性能的检测分析,确定了各改进工艺的制备工艺。金刚石镀镍后制备线锯的最佳工艺参数为:电流密度5A/dm2、装载量20g/L、上砂时间70S。基体磁化后制备线锯的最佳工艺参数为:电流密度5A/dm2、基体磁感应强度0.6mT、装载量15g/L、上砂时间30S。通过对制备效率、耐用度等性能的检测分析,发现采用表面镀镍金刚石制备线锯相对于无镀层金刚石的制备效率可提高1‐3倍,还能一定程度的提高线锯的耐用度。基体磁化后上砂效率相对于镀镍金刚石还能提高2倍左右,制备效率可在镀镍金刚石基础上再提高0.1倍。
【学位单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ153
【部分图文】：

决线锯制备效率偏低的问题出现了一些比较新颖的研究。王亮法制备线锯缩短预镀和加厚时间，达到提高制备效率的目的。用镀覆金属的金刚石制备线锯可缩短上砂时间，达到提高制a,Y.[6]用超高速毡刷制备金刚石线锯，以提高金刚石线锯的制uhiro.[7]利用滚筒法制备金刚石线锯，实现在一个单一设备上的。以上工艺虽然可以在一定范围内提高电镀金刚石线锯的制限于实验室并不能实现工业化的生产。总的来说这众多关于提为实现工业化的高效率制备电镀金刚石线锯打下了坚实的基础还应以工业化为基础，通过改善电镀液的具体成分增大镀液的质量，改善上砂工艺以提高上砂效率最终实现真正意义上的快线锯。

图 2-3 快速镀覆产品形貌观察 SEM 照片Fig.2-3 SEM photos of fast plating products如图 2-3 所示是化学镀效率相对较快的四组试验第五组、第七组、第第九组的镀层显微形貌。检测结果表明：第七组实验的化学镀速最快，但它品质量不够好，由于镀速过快其镀层有较多镍瘤，且镀层疏松、不均匀；九组实验虽然也有较高的镀速且镀层表面没有镍瘤，但其明显不够致密且镀于光滑不利于结合剂对磨料的把持；相比较来说第五组实验的产品镀层均密且有一些较小的突起可增大于结合剂间的结合力，即改组实验方案为最案。2.3.2 次磷酸钠、氨水、乳酸等对化学镀效率的影响不同含量次磷酸钠、氨水、乳酸等因素对化学镀镀速的影响如图 5 所示

图 2-4 不同含量次磷酸钠、氨水、乳酸对化学镀速的影响Fig.2-4The effect of different content of sodium hypophosphite, ammonia and lactic acid onchemical plating speed1）次磷酸钠对制备效率的影响本实验对镀液中次亚磷酸钠含量对镀覆效率的影响做了探讨性的研究，实验结果如图 2-4 所示。结果表明：随镀液中次亚磷酸钠含量的升高，化学镀效率也呈逐渐增大的趋势。当镀液中次亚磷酸钠的含量少于 25g/L 时化学镀的效率非常缓慢，几乎没有反应；当次亚磷酸钠的含量介于 25-30g/L 时，随其浓度增大化学镀效率逐渐增大的同时还能获得镀层致密、均匀等质量较好的化学镀产品；当次亚磷酸钠的含量为 35g/L 时虽然化学镀效率增长迅速，但通过扫描电镜观察镀覆产品的形貌可知由于镀速过快引起镀层镍瘤增多、镀层疏松且强度较弱。这是由于 H2PO2-作为还原剂当其含量达到一定值后引起镍原子的过快沉积而不能得到较好质量的产品，综上所述当次亚磷酸钠的含量达到 30g/L 时即可以获得较快的
【参考文献】

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本文编号：2860442