CN108546939B - 一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装 - Google Patents
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- C23F1/16—Acidic compositions
- C23F1/20—Acidic compositions for etching aluminium or alloys thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/18—Polishing of light metals
- C25F3/20—Polishing of light metals of aluminium
Abstract
本发明创造所属的技术领域为电化学加工，具体涉及一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装。针对现有技术中刀片厚度不够薄、切槽宽度不够窄、容易出现断刀、蛇形切痕和崩口尺寸大等问题，本发明的技术方案是，通过步骤：[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装；[2]化学镀锌；[3]复合镀镍和金刚石；[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄；[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装；[6]化学蚀刻；[7]电解抛光。采用局部电化学加工方法，制造出刀刃厚度能够达到低于10微米、切痕宽度达到低于15微米的超薄轮毂型金刚石划片刀。
Description
技术领域
本发明创造所属的技术领域为电化学加工，具体涉及一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺及工装。
背景技术
硅晶圆是制造半导体芯片的基本材料。随着集成电路日趋小型化，裸芯片的尺寸缩小至几毫米。为了提高硅晶圆的利用率，裸芯片之间的切割槽宽度也要尽可能的窄。用于切割硅晶圆的金刚石划片刀(也可称为切割砂轮)的刀刃厚度已从传统的几十微米降至十几微米。专利CN106637359A“轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法”公开了一种工艺，在轮毂型铝合金基体上先化学镀锌，然后复合镀镍磷/金刚石复合镀层，再通过研磨、磨削和微腐蚀等工序做出刀刃，制成以镍磷合金为胎体的、刀刃厚度为10-15μm、镀层维氏硬度为500-1000HV的超薄金刚石切割砂轮，具有一次成型、尺寸精度高、使用方便的优点。
超薄划片刀由于刀刃薄，受刀片应力和硬度等因素的影响，切割过程中极易出现断刀、蛇形切槽、崩口尺寸大等质量问题。一般地，划片刀的厚度与切槽宽度之间有5-7微米的差值。若切割槽宽度小于15微米，则需划片刀的厚度不大于10微米，其工艺制造的难点在于复合电沉积制备金刚石分布均匀、胎体硬度高、韧性强的超薄镍基和金刚石镀层。
发明内容
针对现有技术中刀片厚度不够薄、切槽宽度不够窄、容易出现断刀、蛇形切痕和崩口尺寸大等问题，本发明提供一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其目的在于：使用镍盐电镀液，借助添加剂对金刚石的分散作用和对镍基胎体的硬化作用，采用局部电化学加工方法，制造刀刃厚度能够达到低于10微米、切痕宽度达到低于15微米的超薄轮毂型金刚石划片刀。
本发明还提供一种用于上述超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺的工装。
本发明采用的技术方案如下：
一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，包括如下步骤：
[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装：用象形夹具对轮毂型铝合金基体进行局部封闭，露出待电镀的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；
[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件进行镀锌工艺，使轮毂型铝合金基体表面裸露的部分覆盖镀锌层；
[3]复合镀镍和金刚石：在步骤[2]镀的锌层表面镀镍和金刚石的复合镀层；
[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄：将经过步骤[3]处理后的工件中的象形夹具拆掉，取出轮毂型铝合金基体，对轮毂型铝合金基体上待蚀刻的部位进行机械减薄；
[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装：将经过步骤[4]处理后的轮毂型铝合金基体再次用象形夹具进行局部封闭，露出待蚀刻的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；
[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件进行化学蚀刻；
[7]电解抛光：将经过步骤[6]处理的工件进行电解抛光，电解抛光完成后，将象形夹具拆掉，得到超薄轮毂型金刚石划片刀。
采用该技术方案后，采用局部电化学加工的方法加工得到了金刚石分布均匀、胎体硬度高、韧性强的超薄镍基和金刚石镀层。此外，由于局部封闭的作用，镀层仅在轮毂型铝合金基体边缘的抛光面上形成。通过机械减薄、电化学蚀刻将复合镀层下的铝合金去除，使复合镀层的两面都暴露出来，形成刀刃，最终制成超薄轮毂型金刚石划片刀。该方案制成的刀刃厚度能够达到低于10微米，采用本方案制成超薄轮毂型金刚石划片刀切出的切痕宽度能够达到低于15微米。
优选的，步骤[2]的具体过程为将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中，所述化学镀锌液由如下浓度的组分组成的水溶液：100-150g/L氢氧化钠、10-15g/L氧化锌、70-80g/L酒石酸钾钠、1-2g/L六水氯化镍、1-3g/L七水硫酸铁和1-3g/L硝酸钠。使铝合金基体表面覆盖锌镀层，能够增强基体与镍和金刚石复合镀层的结合力。
优选的，步骤[3]的具体过程为：以经过步骤[2]处理的工件为阴极，以镍饼为阳极，进行电镀；电镀所用的镀液为水性悬浊液，镀液的组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。
进一步优选的，所述添加剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、仲烷基磺酸钠、1,4-丁炔二醇、对甲苯磺酸吡啶盐、丁炔二醇烷氧基化物三硅氧烷、丁炔二酸二甲酯、1,3,6-萘三磺酸三钠、烯丙基磺酸钠、丁炔二醇二氧乙基醚、3-[1-羟基-2,6,6-三甲基-4,4-(乙二氧基)-2-环己烯基]丙炔醇、3,3'-二硫二丙烷磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、7-[[4-乙酰氨基苯基]偶氮]-8-羟基-1,3,6-萘三磺酸三钠、硫酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、次亚磷酸钠、硼酸钠、氯化镧、碳酸镧、钨酸钠、偏钨酸铵中的一种或多种。
上述优选方案中，使用含有有机物和(或)无机物的组合添加剂，通过添加剂的吸附、掺杂等作用，起到了提高镍基胎体硬度和韧性，提高金刚石在镀层内的分布密度，减少金刚石团聚现象的效果。能够减小镀层的厚度从而减小刀刃的厚度，并且使得刀刃的切割寿命更长。
优选的，步骤[7]中电化学抛光在抛光液中进行，所述抛光液是硫酸与磷酸的混合水溶液。
一种用于上述超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺的工装，包括导电金属杆，导电金属杆上套设有至少一组用于固定轮毂型铝合金基体并封闭轮毂型铝合金基体中部的象形夹具，象形夹具中部铺设有导电金属网格，所述导电金属网格同时与导电金属杆和轮毂型铝合金基体接触；导电金属杆上部设置有用于压紧象形夹具的紧固件，导电金属杆底部设置有底座。
该工装适用于，步骤[2]和步骤[3]中的电沉积过程，以及步骤[6]和步骤[7]的化学蚀刻和电化学抛光过程。采用该技术方案后，使得多个轮毂型铝合金基体能够方便地组合为一个整体进行加工。同时也能及时地从导电金属杆上取下各步骤没有处理好的工件，避免出现因各个轮毂型铝合金基体表面状态不一致、电流密度分布不均匀而导致的金刚石分布不均匀、镀层厚度不一致等质量问题。
优选的，象形夹具包括上夹具和下夹具，上夹具的下表面与轮毂型铝合金基体的上表面相互配合，下夹具的上表面与轮毂型铝合金基体的下表面相互配合；所述上夹具中部设置有AC通用型导电金属网格，AC通用型导电金属网格中心设置有用于通过导电金属杆的空心圆柱，下夹具中部设置有BD通用型导电金属网格，BD通用型导电金属网格中心设置有用于通过导电金属杆的空心圆柱，AC通用型导电金属网格上的空心圆柱与BD通用型导电金属网格上的空心圆柱相互配合形成嵌套结构。
该优选方案能够局部封闭轮毂型铝合金基体，只将需要处理的部位露出；并且各个轮毂型铝合金基体之间相互导通，有利于保证各个轮毂型铝合金基体的状态的一致性。
优选的，相邻象形夹具之间设置有弹簧片，弹簧片与相邻象形夹具上设置的导电金属网格接触。弹簧片一方面能够使得象形夹具之间安装更加紧密，避免松动；另一方面能够导电，保证相邻两片轮毂型铝合金基体能够导通。
优选的，紧固件和象形夹具之间设置有疏水柱，疏水柱套设在导电金属杆上。疏水柱设置在导电金属杆与液体接触的部分，将导电金属杆与液体隔离，从而保护导电金属杆不被蚀刻。
优选的，象形夹具和底座采用疏水高分子材料制成。疏水高分子材料可采用聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)等，由于材料的疏水性，能够增强其密封效果，避免液体进入象形夹具内部蚀刻导电金属网格和导电金属杆。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.采用局部电化学加工的方法加工得到了金刚石分布均匀、胎体硬度高、韧性强的超薄镍基和金刚石镀层。
2.该方案制成的刀刃厚度能够达到低于10微米，采用本方案制成超薄轮毂型金刚石划片刀切出的切痕宽度能够达到低于15微米。
3.使铝合金基体表面覆盖锌镀层，能够增强基体与镍和金刚石复合镀层的结合力。
4.使用含有有机物和(或)无机物的组合添加剂，通过添加剂的吸附、掺杂等作用，起到了提高镍基胎体硬度和韧性，提高金刚石在镀层内的分布密度，减少金刚石团聚现象的效果。能够减小镀层的厚度从而减小刀刃的厚度，并且使得刀刃的切割寿命更长。切割寿命可达1000-2500m。
5.多个轮毂型铝合金基体能够方便地组合为一个整体进行加工。同时也能及时地从导电金属杆上取下各步骤没有处理好的工件，避免出现因各个轮毂型铝合金基体表面状态不一致、电流密度分布不均匀而导致的金刚石分布不均匀、镀层厚度不一致等质量问题。
6.弹簧片一方面能够使得象形夹具之间安装更加紧密，避免松动；另一方面能够导电，保证相邻两片轮毂型铝合金基体能够导通。
7.疏水柱设置在导电金属杆与液体接触的部分，将导电金属杆与液体隔离，从而保护导电金属杆不被蚀刻。
8.疏水高分子材料能够增强密封效果，避免液体进入象形夹具内部蚀刻导电金属网格和导电金属杆。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明中轮毂型铝合金基体的俯视图；
图2是本发明中轮毂型铝合金基体的仰视图；
图3是本发明中轮毂型铝合金基体的截面结构示意图；
图4是本发明中上夹具的结构示意图；
图5是本发明中下夹具的结构示意图；
图6是本发明中用于步骤[2]和步骤[3]的工装的结构示意图；
图7是本发明中用于步骤[6]和步骤[7]的工装的结构示意图；
图8是本发明实施例1制得的超薄金刚石划片刀的表面微观形貌；
图9是本发明实施例1制得的超薄金刚石划片刀截面的光学显微图像；
图10是本发明实施例1制得的超薄金刚石划片刀在硅片上的切痕光学显微图像。
其中，1-抛光面，2-倾斜面，3-上夹具，4-AC通用型导电金属网格，5-导电金属杆，6-下夹具，7-BD通用型导电金属网格，8-紧固件，9-疏水柱，10-弹簧片，11-底座。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图7对本发明作详细说明。
一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤[1]待电镀的轮毂型铝合金基体的局部封闭和组装是将轮毂型铝合金基体的上表面和下表面(轮毂型铝合金基体的形状如图1至图3，上表面主体为抛光面1，下表面具有一个倾斜面2)分别用带导电网格的局部电镀象形夹具A型夹具(即一种上夹具3的优选结构)和B型夹具(即一种下夹具6的优选结构)进行局部封闭，暴露出待电镀的部分；然后将局部封闭后的轮毂型铝合金基体套在导电金属杆5上，每个局部封闭好基体的之间用弹簧片10连接导电，弹簧片10具体形状为导电金属制成的圆环，沿圆环的径向方向设置有一定幅度的凸起以产生弹性；导电金属杆5与液体接触的部分用疏水柱9进行保护；根据镀槽的尺寸以及镀液的体积，可选用长度合适的导电金属杆5，优选的，可将1-50片轮毂型铝合金基体套在导电金属杆5上组装成一组工件，组装好以后的工件如图6所示。
A型夹具主体为疏水高分子圆盘，圆盘中部设置有AC通用型导电金属网格4。B型夹具主体为疏水高分子圆盘，圆盘中部设置有BD通用型导电金属网格7。A型夹具上的AC通用型导电金属网格4与B型夹具上的BD通用型导电金属网格7的空心圆柱部分直径不同，形状相互匹配，恰好能紧密地嵌套在一起，从而将轮毂型铝合金基体夹在中间，并暴露出需电镀的边缘部分。导电金属杆5底端经螺纹连接有疏水高分子材料制成的底座11而成，导电金属杆5靠近顶部有用于将轮毂型铝合金基体、象形夹具和疏水柱紧密压在一起的紧固件8，紧固件8优选为螺纹和紧固螺母。上述结构中，疏水高分子材料为聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种，导电金属材料为紫铜或黄铜中的一种。弹簧片10由紫铜或黄铜制成。疏水柱9由聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)制成。紧固螺母由聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)制成。
步骤[2]化学镀锌是将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中30-60s，使铝合金基体表面覆盖锌镀层，可增强基体与镍和金刚石复合镀层的结合力。化学镀锌液为水溶液，含有100-150g/L氢氧化钠，10-15g/L氧化锌，70-80g/L酒石酸钾钠，1-2g/L六水氯化镍，1-3g/L七水硫酸铁和1-3g/L硝酸钠。化学镀锌液的温度为20-30℃。
步骤[3]复合镀镍和金刚石是将步骤[2]化学浸锌后的一组工件置于电镀槽中，在1-3A/dm2的电流密度下电镀40-80min。电镀槽内的阳极为镍饼(纯度99.9％)。电镀槽配有恒温加热棒和波轮式搅拌器。镀液为水性悬浊液，组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。镍盐为硫酸镍、氨基磺酸镍、氯化镍、硝酸镍、甲磺酸镍中的一种或任意两种的混合物，总的镍含量为50-90g/L。金刚石使用了2-4微米、3-5微米或4-6微米中一种或多种规格混合的金刚石颗粒，金刚石的含量为1-20g/L。缓冲剂为硼酸，硼酸的含量为30-50g/L。添加剂是由一种或多种有机物和(或)无机物复配而成的水溶液，用量为10-100mL/L。添加剂中的有机物包括十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)、仲烷基磺酸钠(SAS)、1,4-丁炔二醇、对甲苯磺酸吡啶盐、丁炔二醇烷氧基化物三硅氧烷(TBMP)、丁炔二酸二甲酯(DMAD)、1,3,6-萘三磺酸三钠(TNH)、烯丙基磺酸钠(ALS)、丁炔二醇二氧乙基醚、3-[1-羟基-2,6,6-三甲基-4,4-(乙二氧基)-2-环己烯基]丙炔醇、3,3'-二硫二丙烷磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、7-[[4-乙酰氨基苯基]偶氮]-8-羟基-1,3,6-萘三磺酸三钠中的一种或多种。添加剂中的无机物包括硫酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、次亚磷酸钠、硼酸钠、氯化镧、碳酸镧、钨酸钠、偏钨酸铵中的一种或多种。添加剂的制备方法是将有机物的一种或几种，和(或)无机物中的一种或几种，有机物和无机物总质量为0.5-50g，溶于100g水中。镀液温度为50-60℃，pH值为3.8-4.5。复合镀时施加间歇式搅拌，以200-300RPM的速度搅拌5-30s，停止搅拌30-120s。
步骤[4]单个工件机械减薄是将步骤[3]处理过的工件拆掉局部电镀象形夹具(即A型夹具和B型夹具)，用数控车床配备的高硬度刀具减薄应蚀刻掉的铝合金基体，应蚀刻掉的铝合金基体位于基体下表面的倾斜部分，其对应的另一侧的上表面上是镍基和金刚石复合镀层。使复合镀层与基体的总厚度小于0.3mm，以减少蚀刻时间。
步骤[5]待蚀刻的轮毂型铝合金基体的局部封闭和组装是将步骤[4]减薄后的覆镀有镍基和金刚石复合镀层的轮毂型铝合金基体的上表面和下表面分别用带导电网格的局部蚀抛象形夹具C型夹具(即一种上夹具3的优选结构)和D型夹具(即一种下夹具6的优选结构)进行局部封闭，暴露出待蚀刻和抛光的部分；每个局部封闭好基体的之间用弹簧片10连接导电，弹簧片10具体形状为导电金属制成的圆环，沿圆环的径向方向设置有一定幅度的凸起以产生弹性；导电金属杆5与液面接触的部分用疏水柱9进行保护；根据蚀刻槽和抛光槽的尺寸以及蚀刻液和抛光液的体积，可选用长度合适的导电金属杆5，将1-50片工件套在导电金属杆5上组装成一组工件，组装好以后的工件如图7所示。C型夹具主体为疏水高分子圆盘，圆盘中部设置有AC通用型导电金属网格4。D型夹具主体为疏水高分子圆盘，圆盘中部设置有BD通用型导电金属网格7。
步骤[6]化学蚀刻是将步骤[5]组装好的工件浸入到温度为80-90℃的化学蚀刻液中，时间为5-20min。化学蚀刻液是浓度为180-200g/L的氢氧化钠水溶液。
步骤[7]电解抛光是将步骤[6]处理过的一组工件放置在温度为35-45℃的抛光液中，以30-60A/dm2的电流密度抛光10-60s。抛光液是450mL/L硫酸(质量分数为98％)和450mL/L磷酸(质量分数为85％)混合配制的水溶液。
将象形夹具拆掉，制得镍基胎体的超薄轮毂型金刚石划片刀，刀刃厚度为7-10微米，切槽宽度为12-15微米，切割寿命为1000-2500m。
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例中，具体的参数和工艺条件选择如下：
在加工过程中，以5片轮毂型铝合金基体为一组组装成工件。工件中采用的疏水高分子材料为聚丙烯(PP)，导电金属材料为紫铜。弹簧片10由紫铜制成。疏水柱9由聚丙烯(PP)制成。紧固螺母由聚丙烯(PP)制成。
步骤[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中60s，使轮毂型铝合金基体表面覆盖锌镀层。化学镀锌液为水溶液，含有100g/L氢氧化钠，10g/L氧化锌，70g/L酒石酸钾钠，1g/L六水氯化镍，3g/L七水硫酸铁和3g/L硝酸钠。化学镀锌液的温度为20℃。
步骤[3]复合镀镍和金刚石：将步骤[2]化学浸锌后的一组工件置于电镀槽中，在1A/dm2的电流密度下电镀80min。镀液为水性悬浊液，组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。镍盐为氨基磺酸镍和氯化镍的混合物，总的镍含量为50g/L。金刚石使用了粒径为3-5微米的金刚石颗粒，金刚石的含量为20g/L。缓冲剂为硼酸，硼酸的含量为30g/L。添加剂用量为10mL/L。添加剂的制备方法是将5g十二烷基硫酸钠、10g 1,4-丁炔二醇、20g烯丙基磺酸钠和15g 1,3,6-萘三磺酸三钠溶于100g水中。镀液温度为50℃，pH值为3.8。复合镀时施加间歇式搅拌，以200RPM的速度搅拌30s，停止搅拌120s。
步骤[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件浸入到温度为80℃的化学蚀刻液中，时间为20min。化学蚀刻液是浓度为180g/L的氢氧化钠水溶液。
步骤[7]电解抛光：将步骤[6]处理过的一组工件放置在温度为35℃的抛光液中，以60A/dm2的电流密度抛光10s。抛光液是450mL/L硫酸(质量分数为98％)和450mL/L磷酸(质量分数为85％)混合配制的水溶液。
将象形夹具拆掉，制得镍基胎体的超薄轮毂型金刚石划片刀，其表面的微观形貌见图8。刀刃厚度为8微米(见图9)，切槽宽度为14微米(见图10)，切割寿命为1000m。
实施例2
本实施例中，具体的参数和工艺条件选择如下：
在加工过程中，以50片轮毂型铝合金基体为一组组装成工件。工件中采用的疏水高分子材料为聚四氟乙烯(PTFE)，导电金属材料为黄铜。弹簧片(6)由黄铜制成。疏水柱9由聚四氟乙烯(PTFE)制成。紧固螺母(15)由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
步骤[2]化学镀锌是将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中30s，使轮毂型铝合金基体表面覆盖锌镀层。化学镀锌液为水溶液，含有150g/L氢氧化钠，15g/L氧化锌，80g/L酒石酸钾钠，2g/L六水氯化镍，1g/L七水硫酸铁和1g/L硝酸钠。化学镀锌液的温度为30℃。
步骤[3]复合镀镍和金刚石是将步骤[2]化学浸锌后的一组工件置于电镀槽中，在3A/dm2的电流密度下电镀40min。镀液为水性悬浊液，组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。镍盐为硫酸镍、硝酸镍和甲磺酸镍的混合物，总的镍含量为90g/L。金刚石使用了粒径为2-4微米和4-6微米的金刚石颗粒的混合物，比例为1:1，金刚石的含量为1g/L。缓冲剂为硼酸，硼酸的含量为50g/L。添加剂用量为100mL/L。添加剂的制备方法是将0.05g十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、0.05g脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)、0.1g硫酸钴、0.15g硫酸锰、0.1g次亚磷酸钠和0.05g氯化镧，溶于100g水中。镀液温度为60℃，PH值为4.5。复合镀时施加间歇式搅拌，以300RPM的速度搅拌5s，停止搅拌30s。
步骤[6]化学蚀刻是将步骤[5]组装好的工件浸入到温度为90℃的化学蚀刻液中，时间为5min。化学蚀刻液是浓度为200g/L的氢氧化钠水溶液。
步骤[7]电解抛光是将步骤[6]处理过的一组工件放置在温度为45℃的抛光液中，以30A/dm2的电流密度抛光60s。抛光液是450mL/L硫酸(质量分数为98％)和450mL/L磷酸(质量分数为85％)混合配制的水溶液。
将象形夹具拆掉，制得镍基胎体的超薄轮毂型金刚石划片刀，刀刃厚度为10微米，切槽宽度为15微米，切割寿命为2500m。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
[1]待电镀的轮毂型工件的局部封闭和组装：用象形夹具对轮毂型铝合金基体进行局部封闭，露出待电镀的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；
[2]化学镀锌：将步骤[1]组装好的工件进行镀锌工艺，使轮毂型铝合金基体表面裸露的部分覆盖镀锌层；
[3]复合镀镍和金刚石：在步骤[2]的镀锌层表面镀镍和金刚石的复合镀层；
[4]轮毂型铝合金基体的机械减薄：将经过步骤[3]处理后的工件中的象形夹具拆掉，取出轮毂型铝合金基体，对轮毂型铝合金基体上待蚀刻的部位进行机械减薄；
[5]待蚀刻的轮毂型工件的局部封闭和组装：将经过步骤[4]处理后的轮毂型铝合金基体再次用象形夹具进行局部封闭，露出待蚀刻的部位；然后将局部封闭后的多个轮毂型铝合金基体重叠组装形成工件；
[6]化学蚀刻：将步骤[5]组装好的工件进行化学蚀刻；
[7]电解抛光：将经过步骤[6]处理的工件进行电解抛光，电解抛光完成后，将象形夹具拆掉，得到超薄轮毂型金刚石划片刀；
该电化学加工工艺的工装包括导电金属杆(5)，导电金属杆(5)上套设有至少一组用于固定轮毂型铝合金基体并封闭轮毂型铝合金基体中部的象形夹具，象形夹具中部铺设有导电金属网格，所述导电金属网格同时与导电金属杆(5)和轮毂型铝合金基体接触；导电金属杆(5)上部设置有用于压紧象形夹具的紧固件(8)，导电金属杆(5)底部设置有底座(11)。
2.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，步骤[2]的具体过程为将步骤[1]组装好的工件浸入化学镀锌液中，所述化学镀锌液由如下浓度的组分组成的水溶液：100-150g/L氢氧化钠、10-15g/L氧化锌、70-80g/L酒石酸钾钠、1-2g/L六水氯化镍、1-3g/L七水硫酸铁和1-3g/L硝酸钠。
3.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于，步骤[3]的具体过程为：以经过步骤[2]处理的工件为阴极，以镍饼为阳极，进行电镀；电镀所用的镀液为水性悬浊液，镀液的组成包括镍盐、金刚石、缓冲剂和添加剂。
4.按照权利要求3所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：所述添加剂包括十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、仲烷基磺酸钠、1,4-丁炔二醇、对甲苯磺酸吡啶盐、丁炔二醇烷氧基化物三硅氧烷、丁炔二酸二甲酯、1,3,6-萘三磺酸三钠、烯丙基磺酸钠、丁炔二醇二氧乙基醚、3-[1-羟基-2,6,6-三甲基-4,4-(乙二氧基)-2-环己烯基]丙炔醇、3,3'-二硫二丙烷磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、7-[[4-乙酰氨基苯基]偶氮]-8-羟基-1,3,6-萘三磺酸三钠、硫酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、次亚磷酸钠、硼酸钠、氯化镧、碳酸镧、钨酸钠、偏钨酸铵中的一种或多种。
5.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：步骤[7]中电化学抛光在抛光液中进行，所述抛光液是硫酸与磷酸的混合水溶液。
6.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：所述象形夹具包括上夹具(3)和下夹具(6)，上夹具(3)的下表面与轮毂型铝合金基体的上表面相互配合，下夹具(6)的上表面与轮毂型铝合金基体的下表面相互配合；所述上夹具(3)中部设置有AC通用型导电金属网格(4)，AC通用型导电金属网格(4)中心设置有用于通过导电金属杆(5)的空心圆柱，下夹具(6)中部设置有BD通用型导电金属网格(7)，BD通用型导电金属网格(7)中心设置有用于通过导电金属杆(5)的空心圆柱，AC通用型导电金属网格(4)上的空心圆柱与BD通用型导电金属网格(7)上的空心圆柱相互配合形成嵌套结构。
7.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：相邻象形夹具之间设置有弹簧片(10)，弹簧片(10)与相邻象形夹具上设置的导电金属网格接触。
8.按照权利要求1所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：所述紧固件(8)和象形夹具之间设置有疏水柱(9)，疏水柱(9)套设在导电金属杆(5)上。
9.按照权利要求6至8任一项所述的一种超薄轮毂型金刚石划片刀的电化学加工工艺，其特征在于：所述象形夹具和底座(11)采用疏水高分子材料制成。
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