6超硬材料表面镀覆解析

1
60～70
2
70～100
3
4
70～90
37～43 175～185 300～380 10～15 10～15
电流密度（A· dm－2）
搅拌或滚镀
1.0～1.5
需要
0.8～1.5
需要
0.8～1.4
需要
1.5～3.0
需要
电镀Ni
超硬磨料电镀镍工艺规范含量/ g· L－1
镀液成分及工艺条件 硫酸镍（NiSO4· 7H2O） 氯化镍（NiCl2· 6H2O） 1 250～300 30～60 2 300～ 340 70～90 25～35 300～400 35～40 35～45 30～45 30 15 3 4 250
常用的电镀装置
电镀装置中镀瓶工作原理
电镀液
超硬材料颗粒
国产JX41-Ⅱ型电镀装置原理图
电镀Cu
超硬磨料电焦磷酸铜（Cu2P2O7· 3H2O） 硫酸铜（CuSO4· 5H2O） 焦磷酸钾（K4P2O7· 3H2O） 柠檬酸铵[（NH4）3C6H6O7] 柠檬酸钾（K3C3H6O7） 碳酸氢二钾（K2HPO4· 12H2O） 硝酸铵（NH4NO3） 二氧化硒（SeO2） 2－巯基苯骈咪唑 2－巯基苯骈噻唑 pH值 温度（℃） 8.2～8.8 30～50 8.0～8.8 30～50 7.2～7.8 35～45 20～30 6～10 0.008～0.02 0.002～0.004 0.002～0.004 8.0～8.8 30～50 280～320 20～25 300～400 20～30
化学镀及电镀前的表面预处理
工序 净化 粗化 亲水化 目的 脱脂 表面粗糙化 亲水除污 方法 碱性化学液 有机溶液 工艺条件 热煮 浸泡 备注
熔融苛性碱类或硝酸钠、 钾
硫酸、硝酸、磷酸混合 液 SnCl2· 2H2O 10～20g· L
－1
400℃ 1～2h 加热 10～ 30min
慎用
敏化
吸附敏化剂为活 化准备
• （3）亲水化处理。超硬材料是疏水的，因 此必须采用酸液处理，使表面变成亲水的。 • 可采用1：1盐酸，煮沸10-20min。
• （4）敏化处理。 • 敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的 还原液体膜。这种具有还原作用的处理液就是敏 化剂。 • 好的敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条 件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其 还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不 是连续的镀层，而只是活化点。 • 目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd（钯） 活化工艺。当吸附有Sn（锡）的非金属表面接触 到Pd活化液时，Pd会被Sn还原而沉积到非金属表 面形成活化中心，从而顺利进行化学镀。
－1
还原
次磷酸钠
30g· L－1
重新画
4.化学镀铜工艺规范
化学镀铜工艺规范（含量/g· L－1）
镀液成分及工作条件 1 14 硫酸铜（CuSO4· 5H2O） 甲醛（HCHO，37％）ml· L－ 20 1 4 氯化镍（NiCl2· 6H2O） 酒 石 酸 钾 钠 30～50 （NaKC4H4O6· 4H2O） 6～9 4 氢氧化钠（NaOH） 碳酸钠（Na2CO3） 12 pH值 温度（℃） 室温 搅拌或滚镀 需要 2 3.5 13.2 1 34.5 6.8 3.2 12 室温 需要 3 4 10 10 20～40 40
34
27
4.5～ 5.5 95
二.电镀
• 化学镀溶液不稳定，使用寿命短，化学镀 镀层薄，厚的镀层会发生脆裂和脱落现象。 因此，常采用电镀的方法在化学镀基底上 继续加厚。
• 电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉 积所需形态的金属覆层工艺。 • 金属电沉积是指在直流电的作用下．电解 液中的金属离子还原，并沉积到零件表面 形成有定性能的金属镀层的过程。 • 装置：三要素，外电路，电镀溶液，阴阳 极。
超硬材料表面镀覆
一.化学镀
• 电镀是工业上最常用的表面镀方法，但 电镀的基体必须是导电材料。因此电镀前 必须首先利用化学镀在超硬材料上镀一薄 层导电的金属。 • 化学镀是指借助于合适的还原剂使溶液 中的金属离子被还原为金属，并沉积在基 体表面上的一种镀覆金属。
• 化学镀与电镀比有如下特点： • （1）可以在各种材料上镀覆。 • （2）无论基体几何形状如何复杂，都可 获得厚度均匀的镀层。 • （3）化学镀层具有较高的硬度，显示出 较大的脆性。 • （4）化学镀溶液稳定性差，维护、调整 和再生比较麻烦。
1.金刚石化学镀前处理方法
• （1）净化处理。用碱溶液化学除油使表面 清洁。 • （2）粗糙化处理。化学镀层与非金属基体 之间 是靠分子间力结合的。这种结合力较 弱，想获得足够的结合力，需要部分地依 靠机械联结，因此需要使基体表面粗糙化。 对于超硬材料，唯一可行的是化学粗糙化， 即用硝酸盐在熔融状态处理，使其表面因 受到轻微腐蚀而变得粗糙。
40 10 10
35 10 20
12～13 12.5 25 室温 需要 需要
5.化学镀镍工艺规范
化学镀镍工艺规范（含量/g· L－1）
1 2 3 4 镀液成分及工艺条件 氯化镍（NiCl2· 6H2O） 20～28 40～50 30 硫酸镍（NiSO4· 7H2O） 20～25 10 次磷酸钠NaH2PO2· H2O 20～25 30～60 15～20 琥 珀 酸 钠 20～25 Na2C4H4O4· 6H2O 柠 檬 酸 钠 10 100 60～90 Na3C6H5O7· 2H2O 10 醋酸钠CH3COONa· 3H2O 羟基乙酸CH2OHCOOH 10～30 50 氯化铵NH4Cl 4.5～ 4.1～ 10 pH值 5～6 5.6 4.4 温度（℃） 90～95 60～65 85～90 25～45 搅拌或滚镀 需要 需要 需要 需要 5 37
HCl 40ml· L－1 锡粒少量
氯化亚锡 室温搅拌 先用盐酸 1～5min 溶解 室温3min 或煮沸 1min 室温＜ 1min 镀铜用 镀镍用
活化
形成催化活性中 心： PdCl2 0.1～0.25g· L－1 Sn2++Pd2+→Sn4+ HCl 2.5～5ml· L－1 +Pd↓ 甲醛（37％） 100ml· L 防止污染化学镀 液