[发明专利]具有高硬度高强度胎体材料的电镀金刚石工具及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电镀金刚石工具，尤其涉及一种具有高硬度、高强度和高耐磨性胎体材料的电镀金刚石工具；同时还涉及该工具的制造方法。

背景技术

金刚石有极高的硬度，用金刚石制作的工具适宜加工硬而脆的材料，而采用电镀技术制备电镀金刚石工具不仅制作温度低，避免了高温损伤金刚石，增加了这种工具的使用寿命；也提高了工具加工效率和加工质量；目前，电镀金刚石工具，已在机械、电子、建筑、钻探、光学玻璃加工等工业领域得到广泛应用。但是目前所生产的电镀金刚石工具不仅制造周期长，而且工具的胎体材料硬度、强度和耐磨性均不够理想，因此工具的使用寿命和加工效率仍较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高硬度、高强度和高耐磨性胎体材料的电镀金刚石工具；同时提供该工具的制造方法。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：这种具有高硬度高强度胎体材料的电镀金刚石工具为金刚石工具上的镀层是纳米镍材料。

制造这种具有高硬度高强度胎体材料的电镀金刚石工具的方法：包括制备电镀液、对金刚石工具的镀前处理和对处理后金刚石工具进行电镀；在对处理后金刚石工具坯体进行电镀时，是采用脉冲电镀方法在金刚石工具上电镀纳米镍材料，其电镀液是由下述组分制成：NiSO₄·7H₂O 280～290g/l或310～320g/l

NiCl₂·6H₂O    40～44g/l或46～50g/l

H₂BO₃          35～39g/l或41～45g/l

细化添加剂     6-8g/l

十二烷基硫酸钠 0.06～0.08g/l

对处理后金刚石工具进行电镀时，采用的脉冲电参数为：

峰值电流密度90～98A/dm²或105～110A/dm²

通断时间    T_on为1.2-1.8ms或2.2-2.9ms，或3.2-4ms

            T_off为25～29ms或31～43ms

所述的细化添加剂是糖精或香豆素。

所述的电化学除油液是由下述组分制成：NaOH  35～45g/l

Na₂CO₃  26～35g/l

Na₃PO₄  25～29g/l或31～35g/l

Na₂SiO₃  3～7g/l

经电化学除油后的工件再用50％的H₂SiO₄溶液做电化学活化，而后用浓度等于或小于5％的H₂SiO₄溶液进行弱酸侵蚀。

采用脉冲电镀方法在金刚石工具坯体上镀上纳米镍材料的底层后，再采用直流电沉积上砂，而后采用脉冲电流沉积加厚镀层；上砂时所采用直流电的电流密度为1.1～1.4A/dm²或1.6～2.2A/dm²，上砂时间为40-58分钟；采用脉冲电流沉积加厚镀层的脉冲电参数为：峰值电流密度为90～98A/dm²或105～110A/dm²

通断时间    T_on为1.2-1.8ms或2.2-2.9ms，或3.2-4ms

            T_off为25～29ms或31～43ms

加厚时间为100-110分钟或130-150分钟。

实验证明晶体的强度及硬度与晶粒尺寸有关，即随着晶粒尺寸的减小晶体的强度及硬度增大，由于纳米材料的特殊结构，使它表现出与传统材料不同的物理和化学性质，因此纳米材料比传统材料优良得多，由于本发明中金刚石工具的镀层是纳米镍材料，因此这种工具的胎体材料具有很高的强度及硬度，同时也提高了它的耐磨性。

本发明中所采用的电镀液配合利用脉冲电流手段容易得到细化晶粒，从而得到纳米晶体材料，而且本发明中配制电镀液的各种组分有较大的选取范围，因此通过改变脉冲电流参数可以得到不同性能镀层，并将松散的金刚石颗粒镶嵌固结在镀层中，能制备出针对不同加工材料的金刚石刀具；采用本制造方法还具有缩短工具制造周期，降低了成本的优越性。

具体实施方式