典型电镀制品的制造工艺

作者：郑州磨料磨具磨削研究所 王光祖

河南凯纳精密工具有限公司 张奎、王福山

　　1．电镀磨头

　　磨头的形状有圆柱形以及各种异形（如梯形、椭圆形、方形、锥形、火焰形等）。直径尺寸从0.2mm到15.7mm不等。芯杆经过车削加工而成。径向偏摆必须严格符合相关要求。

　　图1电镀磨头1.1工艺流程芯杆加工→芯杆检查→机械整平→化学除油(30-60min) →热水洗→冷水洗→冷水洗→涂绝缘漆→焊接导线→装夹具→电解除油→冷水洗→冷水洗→浓盐酸浸蚀(1min) →冷水洗→稀硫酸化学活化或电化学活化(0.5-1min) →直接带电入槽空镀( 10min) →埋砂法上砂→加厚(阴极移动) →冷水洗→清理→除油除锈→热水洗→冷水洗→冷水洗→电镀光亮层(Ni，NiCo合金或Cu-Ni-Cr) →冷水洗→除氢→交检1.2工艺要点1.2.1上砂夹具上砂夹具采用槽式夹具，一字形砂槽，由多孔有机玻璃制成，内衬尼龙布。磨头多支并排插入砂槽中，最佳的工作方式是工作端朝上排列进行上砂。

　　图2 框式上砂夹具框式夹具，用φ3mm铜丝弯成方框。置于塑料托板上。上砂时磨头平放并用锡焊于铜框上(见图2)。上面上砂后转180度反面上砂。1.2.2磨料粒度与磨头直径的配合，见表1

表1磨头直径与适用磨料粒度对照表

　　1.2.3加厚 磨头从夹具中取出，悬挂于镀槽中进行加厚镀，厚度达到粒度的80%左右(即埋入80%)为止，其他要点见前表2

表2 超硬材料制品电镀工艺要点

　　1.2.4镀光亮层，加厚终了，去掉绝缘物，经除油除锈，将磨头连杆一起整体镀防护装饰性镀层。

　　2.电镀什锦锉

　　电镀锉刀有手工用和机械用两类百余种规格。国内一般每套什锦锉10至12种形状(见表3)。磨料粒度根据用户提出的加工光洁度要求而定，一般在100/120至270/325之间。

表3

　　2.1工艺流程水洗→接导线→绝缘处理→装夹具→电化学去油 →热坯体金属加工成型→表面机械处理→碱液化学去油→热水洗→清水洗→清水洗→清水洗→浸蚀→预镀→上砂→加厚→清水洗→清理修整→除油除锈清洗→光亮镀→清水洗→干燥→检查→打印商标→包装→入库

　　2.2工艺要点

　　2.2.1绝缘装夹 锉坯接上电线，非工作面用塑料布或料管绝缘。然后装入专用夹具。

　　2.2.2浸蚀，先在150-300g/L的盐酸溶液中浸蚀1-2min,清洗后在3%-5%的稀硫酸溶液中化学弱浸蚀或在1%--3%的稀硫酸溶液中以5-10A/dm2电流进行电化学弱浸蚀，时间数秒至半分钟。

　　2.2.3预镀 浸蚀后直接带电入槽，预镀10-20min，ik在1A/dm2左右。

　　2.2.4上砂 落砂法将锉坯装入盛有磨料和电解液的有机玻璃模具腔体内，摇晃模具，使金刚石悬浮起来，放稳，进行上砂镀，需要多次转角度进行多次上砂(见表27)。上砂电流不大于1.2A/dm2，每次上砂时间100.120.150号粒度分别为8.7和5min。埋砂法 将锉坯置于专用夹具上(如图3所示的框式夹具)，将金刚石均匀撒在锉坯上面和四周，以上砂一次(补砂)。电流上砂，然后翻转180度角，0.2-0.5A/dm2。

　　2.2.5加厚 加厚时应注意，为防止今刀尖端镀层过厚或烧焦，需要采用防护阴极或绝缘板屏蔽措施。手工用什锦锉电镀层厚度一般达到平均粒径的60%-70%即可。

　　3.电镀金刚石内圆切割片

　　它是在不锈钢薄片内径的刃口上镀一层细金刚石而制成的一种用于贵重材料的切割工具，形状如图3所示。常用粒度为270/325.325/400或微粉36-54，常见规格(mm)，内径d83-130，外径D206300，H0.2-0.3，H1 0.1-0.2，b0.5-2.03。

图3 内圆切割片

　　3.1工艺流程基体化学除油→装片→电解抛光→清洗→入镀槽反电处理→电镀底层→电镀金刚石层(落砂法上砂和加厚) →拆洗→烘干→打商标→入库

　　3.2工艺要点

　　3.2.1装片 将若干薄片基体和有机玻璃板依次相间装入专用的有机玻璃模具中，内衬尼龙布，并加端盖，紧固螺钉，使密封和导电良好，图4为装片示意图。

图4 内圆切割片夹具示意图

　　3.2.2电解抛光 电解抛光是以电化学溶解方式除去不锈钢表面的致密氧化膜，并将刃口减薄，抛光规范:50%的硫酸水溶液，每片电流2.5-3A，时间1-2min，抛光后清洗内腔。

　　3.2.3反电处理及镀底镍 模腔内装入镀底镍溶液(NaCl2200g/L，HCl125g/L)，基体先经反电处理1-3min，开关换向，电镀底镍3-5min，正反电流均为每片0.13-0.2A。

　　3.2.4上砂和加厚 腔内换上镍钴合金镀液(见4)，装入磨料和镍阳极，以每片0.13--0.2A电流上砂和加厚。采用落砂法上砂和加厚程序如下:模具动→端面水平放置→镀5min→反复两次→模具立放→每次转动60度角.镀3min，共转四周，每周另起始点→平放→正反两面各镀15min(每片50A电流)。

表4电镀溶液配方及工艺条件（浓度为g/L）

　　4.电镀金刚石掏料刀

　　4.1掏料刀形状见图5所示。规格根据用户的要求决定。一般为D20-100mm，D-D1mm，h5-20mm，常用粒度50/60.60/70.70/804.电镀金刚石掏料刀。

图5电镀掏料刀

　　4.1工艺流程装夹→空镀→上砂→加厚→重复上砂加厚若干次→-除去芯棒→修整与初检→--整体精饰(电镀光亮Ni) →基体与芯棒的制备→电镀前的表面处理(化学除油和电化学活化检查）4.2工艺要点4.2.1临时芯棒，有三种形式可供选用:有机玻璃芯棒(经化学镀铜或Ni)，低熔点合金棒，基体预留芯型。芯体外径即为掏料刀的内径。三种芯体用后可分别采用有机溶解，加热熔融化，车磨方法除去。4.2.2电镀工作层 特点主要是以芯棒为临时基体沿径向电沉积形成工作层，大大缩短了电镀时间。基体活化后带电入糟镀，采用埋砂法上砂(夹具见图6)。电解液用7号配方，电流0.2--0.25A/dm2，卸砂后加厚，电流0.5--1.0A/dm2重复上砂和加厚(电镀上多层磨料)，达到要求为止。

图6 掏料刀上砂装置

　　5.电镀金刚石滚轮

　　电镀滚轮是高精度高效率的先进工具，是用于修整复杂型面的成型磨削砂轮，或直接用于成型磨削，滚轮形状多种多样。图7是两个例子，所用金刚石粒度取决于加工要求，可在30/35至微粉级范围内选择。

图7 金刚石滚轮示意图

　　简单的滚轮可用粉末冶金法或外镀法制造，精度一般在0.02mm左右。电镀过程与前述几种制品类似，复杂形状的高精度滚轮只能用内镀法制造，这种方法可以保证磨料的等高性。下面介绍内镀法。

　　5.1内镀法工艺流程

　　阴模制备→镀前表面处理→上砂→加厚→电铸→浇芯→机械→剥壳→精度修整与检验

　　5.2内镀法工艺要点

　　5.2.1阴模是与滚轮型面吻合的反向模体。用作电镀的临时基体。阴模型面加工精度必须严格保证。一般略高于滚轮型面精度(1--2um)。加工成型后的阴模必须认真进行表面镀前的处理。

　　5.2.2上砂 高精度滚轮采用埋砂法在专用夹具内上砂(图8为上砂装置，图9为成品结构)，电流密度为0.2--0.25A/dm2，第一次上砂后模体连夹具一起翻转180度进行第二次上砂(补砂)。

图8为上砂装置

图9为成品结构

　　5.2.3加厚和电铸，用6号配方电解液，电流度为0.5--1A/dm2，加厚到金刚石颗粒完全埋入镀层，然后加大电流到1.5A/dm2以上进行电铸，厚度2--5mm，时间往往需要十多天，为缩短时间，可采用 3号配方以及电解循环过滤，超声波等高速电镀工艺措施。

　　5.2.4 浇芯 在阴极腔内中心部位放置一个事先加工好的钢芯体(阴模与钢芯体同心度允差在 0.5mm以内)，间隙处浇注满熔融的低熔点合金或含有固化剂和填料的环氧树脂。

　　5.2.5机械加工 以阴模为基准加工钢芯的内孔和两端面。在高精度内圆磨床上加工内孔到要求精度，粗糙度Ra0.1，在外圆磨床上加工端面，保证与孔的垂直度。

　　5.2.6剥壳 以内孔为基准，车去阴模(留0.5mm余量)，磨到露出顶，用成型车刀车出型面沟槽，在专用磨床上用成型砂轮磨出滚轮型面，经精度检查及必要的修整后即为成品。