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电镀金刚石工具原理

电镀金刚石是金属复合电沉积过程(又称镶嵌电镀)。由于采用Ni.C0二元合金或Ni.CoMn三元合金电解液，可获得合金复合镀层，具有比单金属Ni镀层更好的性能(硬度、致密性、耐磨性、耐高温性等)：要实现合金的共沉积，必须要求2种金属的电极电位差小于0.02V。Ni(-0.25 V)、C0(-0.27 V)的电极电位差为0.02 V，因此可以得到Ni.Co合金镀层。尽管Ni与Mn(-1.05V)的电极电位差偏大(0.80 V)，但在硫酸盐电解液中，Mn的极化不大，而Ni的极化却很显著，因此仍可获得Ni.co.Mn三元合金镀层。

金刚石在弱酸性溶液中吸附H+(这可由加入金刚石后溶液pH升高而证明)，并在电场作用下向阴极缓慢移动，终吸附在阴极表面。这样当Ni2+、Co2+Mn2不断在阴极表面吸附时，就把吸附在阴极表面的金刚石不断包裹起来，形成金刚石复合镀层。为使金刚石与基体及包裹镀层互相溶合成一体，基体及镀层必须具有与金刚石表面相似的结构。

钎焊技术在金刚石工具应用问题的提出

　　金刚石的高硬度和优良物理机械性能使得金刚石工具成为加工各种坚硬材料不可缺少的有效工具。胎体金属基对金刚石的粘结性（胎体的包镶能力）是影响金刚石工具使用寿命和性能的主要因素之一。

　　由于金刚石与一般金属和合金之间具有很高的界面能，致使金刚石颗粒不能为一般低熔点合金所浸润，粘结性极差，在传统的制造技术中，金刚石颗粒仅靠胎体冷缩后产生的机械夹持力镶嵌于胎体金属基中，而没有形成牢固的化学键结或冶金结合，导致金刚石颗粒在工作中易与胎体金属基分离，大大降低了金刚石工具的寿命及性能水平。大部分孕镶式工具中金刚石的利用率较低，大量昂贵的金刚石在工作中脱落流失于废屑之中。林增栋等率先利用金刚石表面金属化技术来赋予金刚石表面许多新的特性，如优良的导热导电性、热稳性好，改善其原有的理化性能，提高其对金属或合金溶液的浸润性等。

　　上个世纪八十年代末，人们开始探索钎焊技术用于金刚石工具制作。采用在金刚石表面镀覆某些过渡族元素（如Ti、Cr、W等），并与其发生化学反应在表面形成碳化物。通过这层碳化物的作用，金刚石、结合剂、基体三者就能通过钎焊实现牢固的化学冶金结合，从而实现真正的金刚石表面金属化，这就是金刚石钎焊的原理。从已发表的专利和文章中可以看出，该技术可使金刚石大出刃值达到粒径的2/3，工具寿命提高3倍以上，而常规下该值不足1/3，允许出刃值可用开刃作业达稳定出刃值时来获取。所以，采用钎焊技术可望实现胎体金属（钎料）与母体材料—金刚石和钢基体之间的牢固结合。

6电镀金刚石工具几何图形的面积计算示例

(1)磨盘：图1(a)。施镀面积为圆环面积s，设R=150 mm，r=20 mm，则S=π(R2一r2)=3.14×(1.52-0.22)=3.14×2.21=6.94

dm2。

(2)磨轴：图1(b)。施镀面积为圆柱侧面积s(两端绝缘)，设D=60 mm，h=140 mm，则s=πDh=3.14×0.6×0.4：2.64 dm2。

(3)磨头：

①截顶磨头如图1(c)。施镀面积为圆锥侧面积S，设，J=1 17

mm，r=75 mm，r′=20 mm。S=L1T(r+r′)=1.17×3.14×(0.75+0.2)=3.49 dm2。

②尖顶磨头如图1(d)。施镀面积为圆锥侧面积S，设，J=100

mm，r：75 mm，S=1Tr，J=3.14×0.75×1.1=0.59 dm2。

(4)R磨轮：图1(e)。施镀面积为R面积S,S=4

πDR设D=100 mm，R=3

mm，4为系数。s=4×3.14×1×0.03：0.38 dm2。