CN103290446B - 金刚石表面电镀设备及电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金刚石表面电镀设备及电镀方法，该电镀设备包括电镀槽，电镀槽内设有阳极管及与阳极管相对设置的阴极桶，阳极管为内部空心的喷管，电镀槽的出液口经循环泵及管道连接至阳极管。通过将阳极管设计为内部空心的喷管，并将电镀槽的出液口经循环泵及管道连接至阳极管，粉末状的金刚石混合在电镀液中经循环泵、管道流至阳极管，并经阳极管喷射到阴极桶内，金刚石在跟阴极桶瞬间接触时，在金刚石表面电镀上镀层，金刚石再随电镀液回流至电镀槽内，在循环泵的作用下循环经内部空心的阳极管喷射至阴极桶内，以达到金刚石表面的镀层厚度要求。本发明金刚石表面电镀设备的处理量大、处理能力高，且克服了金刚石在电镀过程中粉末团聚的问题。

Description

金刚石表面电镀设备及电镀方法

技术领域

本发明涉及金刚石加工领域，特别地，涉及一种金刚石表面电镀设备及电镀方法。

背景技术

金刚石工具在硬脆材料加工中使用十分广泛。由于金刚石与基体金属之间的界面能很高，金刚石颗粒仅被机械地镶嵌在金属基体之中，导致复合材料两相间易产生微缝隙，使得界面结合强度降低，进而影响到复合材料的导热性能、力学性能等。在金刚石工具中，在磨削力的作用下，金刚石颗粒极易脱落，使金刚石的作用得不到充分发挥而造成大量浪费。因此，改善金刚石与基体之间的润湿性能、提高它们之间的界面结合强度是提高金刚石工具性能的关键。金刚石表面金属化则是改善金刚石与基体金属润湿性的有效途径。

现有的金刚石表面金属化就是采用物理或化学方法在金刚石表面形成金属、合金、金属碳化物或它们的混合层，使金刚石表面具有金属性质，以达到提高界面结合性能的目的。而现有技术中对金刚石表面进行电镀的电镀设备，其处理量小、处理时间长、处理成本高，且处理后金刚石存在容易团聚的缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种金刚石表面电镀设备及电镀方法，以解决金刚石电镀后容易团聚的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下

一种金刚石表面电镀设备，包括用于盛放电镀液的电镀槽，电镀槽内设有阳极管及与阳极管相对设置的阴极桶，阳极管为内部空心的喷管，电镀槽的出液口经循环泵及管道连接至阳极管。

进一步地，阴极桶为圆形钛桶，阳极管位于圆形钛桶开口侧的中部区域且距离圆形钛桶的底部50-100mm。

进一步地，阴极桶在远离阳极管的一端连接有驱动阴极桶旋转的电机。

进一步地，电镀槽的内部设有收集槽，收集槽包括自接近阳极管侧的电镀槽侧壁向电镀槽的底部倾斜延伸的倾斜段;及

平行于电镀槽侧壁的平行段;

平行段连接倾斜段的末端及电镀槽的底部，倾斜段、平行段及接近阴极桶的电镀槽侧壁与电镀槽的底部合围形成收集槽。

进一步地，电镀槽的出液口位于收集槽的底部。

根据本发明的另一方面，还提供一种金刚石表面电镀方法，应用上述的金刚石表面电镀设备，包括以下步骤:

对粉末状的金刚石原料进行化学镀镍;

在金刚石表面电镀设备的电镀槽内加入电镀液并开启循环泵;

将经化学镀镍处理后的金刚石加入到电镀槽内进行电镀处理；

控制电镀槽的电流密度及电镀时间，使得金刚石表面的镀层厚度达到预定要求。

进一步地，金刚石表面的镀层厚度为0.5-2μm。

进一步地，还包括对电镀处理后的金刚石进行纯水清洗及超声波分筛的步骤。

本发明具有以下有益效果:

本发明金刚石表面电镀设备，通过将阳极管设计为内部空心的喷管，并将电镀槽的出液口经循环泵及管道连接至阳极管，粉末状的金刚石混合在电镀液中经循环泵、管道流至阳极管，并经阳极管喷射到与阳极管相对设置的阴极桶内，金刚石在跟阴极桶瞬间接触时，在金刚石表面电镀上镀层，金刚石再随电镀液回流至电镀槽内，在循环泵的作用下循环经内部空心的阳极管喷射至阴极桶内，以达到金刚石表面的镀层厚度要求，本发明金刚石表面电镀设备的处理量大、处理能力高，且克服了金刚石在电镀过程中粉末团聚的问题，电镀后的金刚石表面的镀层分布均匀，且金刚石的分散性好。

本发明金刚石表面电镀方法，通过利用上述的金刚石表面电镀设备对粉末状金刚石进行电镀，得到的金刚石表面的镀层分布均匀，且金刚石的分散性好，克服了传统的金刚石电镀过程中粉末团聚的技术问题，从而从塑体上改善了金刚石与基体金属的润湿性，提高了金刚石与基体结合界面的结合强度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是本发明金刚石表面电镀设备优选实施例的结构示意图;以及

图2是本发明金刚石表面电镀方法优选实施例的步骤示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种金刚石表面电镀设备，包括用于盛放电镀液的电镀槽10，电镀槽10内设有阳极管20及与阳极管20相对设置的阴极桶30。其中，阳极管20为内部空心的喷管。在本实施例中，阳极管20为圆环形的钛管，圆环形的钛管的内壁上涂覆有不溶性阳极涂层，所述不溶性阳极涂层一般是贵金属的氧化物，例如，氧化钌或者氧化铱等。电镀槽10的出液口11经循环泵40及管道41连接至阳极管20。本发明通过将阳极管20设计为内部空心的喷管，并将电镀槽的出液口11经循环泵40及管道41连接至阳极管20，粉末状的金刚石混合在电镀液中经循环泵40、管道41流至阳极管20，并经阳极管20喷射到与阳极管20相对设置的阴极桶30内，使得金刚石在跟阴极桶30瞬间接触时，在金刚石表面电镀上镀层，金刚石再随电镀液回流至电镀槽10内，在循环泵40的作用下循环经内部空心的阳极管20喷射至阴极桶30内，以达到金刚石表面的镀层厚度要求。本发明金刚石表面电镀设备的处理量大、处理能力高，且克服了金刚石在电镀过程中粉末团聚的问题，电镀后的金刚石表面的镀层分布均匀，且金刚石的分散性好。

优选地，本实施例中，阴极桶30为圆形钛桶，阳极管20位于圆形钛桶开口侧的中部区域且距离圆形钛桶的底部50-100mm，使得经阳极管20喷射出的电镀液能较好的分布在阴极桶30内，便于混合在电镀液中的金刚石进行充分的电镀反应。

较佳地，阴极桶30在远离阳极管20的一端连接有驱动阴极桶30旋转的电机50，使得阴极桶30不断高速旋转，从而增强了金刚石在阴极桶30侧进行电镀反应的分散性，避免了金刚石与金刚石之间粘接在一起。

优选地，为了防止金刚石粉末在电镀槽10内沉积团聚，在电镀槽10的内部设有收集槽100，收集槽100包括自接近阳极管20侧的电镀槽10侧壁向电镀槽10的底部倾斜延伸的倾斜段101;及平行于电镀槽10侧壁的平行段102;平行段102连接倾斜段101的末端及电镀槽10的底部，倾斜段101、平行段102及接近阴极桶30的电镀槽10侧壁与电镀槽10的底部合围形成收集槽100。这样，斜坡状的倾斜段101在收集来自阴极桶30的电镀液时，防止了金刚石的沉积团聚，经倾斜段101径直流入收集槽100的底部，而电镀槽10的出液口11位于收集槽100的底部，在循环泵40的作用下，混合有金刚石粉末的电镀液不断被搅拌，并循环抽吸至阳极管20喷射到旋转的阴极桶30内，使得金刚石的电镀分散性能好，处理能力强。优选地，通过选用大电流密度，可提升金刚石的电镀效率。

参照图2，本发明还提供一种金刚石表面电镀方法，应用上述的金刚石表面电镀设备，具体包括以下步骤:

S10、对粉末状的金刚石原料进行化学镀镍；

先将粉末状的金刚石原料经10%Na(OH)水溶液去油，清水漂洗，然后用5%王水酸洗，除去金刚石表面杂质。然后进行化学镀镍处理，化学镀镍为现有的常规的化学镀镍技术。

S20、市金刚石表面电镀设备的电镀槽内加入电镀液并开启循环泵;

在电镀槽内加入电镀液，并调整好工艺参数，开启循环泵，使得金刚石电镀设备处于待机状态。

S30、将经化学镀镍处理后的金刚石加入到电镀槽内进行电镀处理：

将带有化学镀镍的镀层的金刚石加入至电镀槽内，与电镀液混合;参照图1，混合在电镀液中的金刚石经循环泵40及管道41传递至阳极管20，并经阳极管20喷射到阴极桶30内部，金刚石在跟阴极桶30瞬间接触时，在金刚石表面电镀上镀层。

S40、控制电镀槽的电流密度及电镀时间，使得金刚石表面的镀层厚度达到预定要求。

金刚石再随电镀液回流至电镀槽10内，在循环泵40的作用下循环经内部空心的阳极管20喷射至阴极桶30内，以达到金刚石表面的镀层厚度要求。

优选地，本发明方法还包括步骤S50，对电镀处理后的金刚石进行纯水清洗，并对金刚石进行超声波分筛，以去除连晶金刚石。

金刚石表面电镀的实施例

取粒度为10～20μm的金刚石微粉，经过10%Na(OH)水溶液去油，清水漂洗，然后用5%王水酸洗，除去金刚石表面杂质。然后进行化学镀镍处理，镀层厚度控制在０.1-0.2μm，使金刚石表面镀覆一层金属导电层。在金刚石电镀设备内加入电镀溶液，开启循环，调整工艺参数在指标范围内。将化学镀镍的金刚石加入到电镀设备的收集槽内，将阴极桶旋转打开，开启电源，进行电镀处理，控制电流密度和施镀时间，镀层厚度可控制在0.5-2μm，镀完后用纯水清洗干净再用超声波进行分筛，去除连晶金刚石(2-5%)，用显微镜观察金刚石镀层分布均匀，金刚石分散性好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种金刚石表面电镀设备，包括用于盛放电镀液的电镀槽(10)，所述电镀槽(10)内设有阳极管(20)及与所述阳极管(20)相对设置的阴极桶(30)，其特征在于，

所述阳极管(20)为内部空心的喷管，所述电镀槽(10)的出液口(11)经循环泵(40)及管道(41)连接至所述阳极管(20)；

所述电镀槽(10)的内部设有收集槽(100)，所述收集槽(100)包括自接近所述阳极管(20)侧的电镀槽(10)侧壁向所述电镀槽(10)的底部倾斜延伸的倾斜段(101)及平行于所述电镀槽(10)侧壁的平行段(102)；

所述平行段(102)连接所述倾斜段(101)的末端及所述电镀槽(10)的底部，所述倾斜段(101)、平行段(102)及接近所述阴极桶(30)的电镀槽(10)侧壁与电镀槽(10)的底部合围形成收集槽(100)。

2.根据权利要求1所述的金刚石表面电镀设备，其特征在于，

所述阴极桶(30)为圆形钛桶，所述阳极管(20)位于所述圆形钛桶开口侧的中部区域且距离所述圆形钛桶的底部50-100mm。

3.根据权利要求2所述的金刚石表面电镀设备，其特征在于，

所述阴极桶(30)在远离所述阳极管(20)的一端连接有驱动所述阴极桶(30)旋转的电机(50)。

4.根据权利要求1所述的金刚石表面电镀设备，其特征在于，

所述电镀槽(10)的出液口(11)位于所述收集槽(100)的底部。

5.一种金刚石表面电镀方法，其特征在于，应用前述权利要求1至4任一项所述的金刚石表面电镀设备，包括以下步骤：

对粉末状的金刚石原料进行化学镀镍；

在所述金刚石表面电镀设备的电镀槽内加入电镀液并开启循环泵；

将经化学镀镍处理后的金刚石加入到所述电镀槽内进行电镀处理；

控制电镀槽的电流密度及电镀时间，使得金刚石表面的镀层厚度达到预定要求。

6.根据权利要求5所述的金刚石表面电镀方法，其特征在于，

所述金刚石表面的镀层厚度为0.5-2μm。

7.根据权利要求5所述的金刚石表面电镀方法，其特征在于，

还包括步骤：对电镀处理后的金刚石进行纯水清洗及超声波分筛。