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造成电镀金刚石工具镀层脱落的因素与解决方案 1·前言 电镀金刚石工具是指通过金属电沉积的方法，使金刚石牢固地被胎体金属包 裹在基体（钢或其它材料）上制作而成的一种金刚石工具，它广泛应用于机械电 子、玻璃、建材、石油钻探等行业。随着经济的发展，科学技术的进步，不同的 行业对电镀金刚石工具的要求基本上是相同的，即效率高、寿命长、磨削精度高。 要保证这些特性，镀层金属不仅要有较高的硬度、耐磨性，而且要求在基体各个 部分要均匀分布，以免镀层脱落使工具寿命缩短。在某些特殊行业，如磁性材料 行业的强力磨削，进刀量都是控制在0.3mm左右；陶瓷行业的大进刀量的干磨削 等，对镀层金属与钢基体的结合力要求尤为苛刻。在电镀金刚石工具的生产过程 中，大部分厂家都只注意到了镀层金属的种类、硬度、耐磨性，而往往忽视镀层 金属与基体结合力的问题。在实际使用过程中，镀层脱落的现象屡见不鲜。本文 就这一问题进行了原因分析，并对解决措施略作探讨。[1,2,3,4] 2·镀层脱落的种类 电镀金刚石工具在使用过程中，由于使用条件如磨削力大小、温升、工件的 撞击等原因，会造成含有金刚石的金属镀层与钢基体分离的现象，这就是镀层脱 落。镀层脱落一般是局部脱落，镀层一次性全剥离的现象少见。在实际使用过程 中，镀层脱落的情形大致有如下三种： （1）镀层脱落至基体表面：即含金刚石的金属镀层和不含金刚石的金属底 镀层同时与钢基体分离。 （2）层脱落至金属底镀层：即不含金刚石的金属底镀层与钢基体未分离， 只是含金刚石的金属镀层与金属底镀层剥离。 （3）含金刚石的金属镀层中镀层金属层状分离：含金刚石的金属镀层在使 用过程中，与工件接触部分的镀层金属不是正常磨耗，而是非正常地成片或粉末 状脱落，金刚石不是全部脱落，而是局部粒状脱落。这种现象不易引起注意，造 成的后果是制品寿命较短，往往会给人一种镀层金属把持力或耐磨性不佳的假 象。排除加厚时镀层烧焦和镀层金属耐磨性差等因素，工具在正常使用过程中， 金刚石颗粒脱落直观表现为工具表面有连续成片较大的孔洞时，应是此类镀层的 脱落。 3·镀层脱落的原因 电镀金刚石工具在制造过程中牵涉多道工序，任何一道工序进行得不充分， 都会造成镀层脱落。 3.1镀前处理的影响 钢基体在进入电镀槽之前的处理工序称之为镀前处理。镀前处理包括：机械 抛光、除油、浸蚀及活化等步骤。镀前处理的目的是去除基体表面上的毛刺、油 污、氧化膜、锈和氧化皮，以暴露基体金属使金属晶格正常生长，形成分子间的 结合力。如果镀前处理不好，基体表面有很薄的油膜和氧化膜，基体金属的金属 晶格就不能充分暴露，就会妨碍镀层金属与基体金属形成分子间的结合力，仅仅 是机械镶嵌作用，结合力差。因此，镀前处理不良是造成镀层脱落的主要原因。 3.2镀液的影响 镀液的配方直接影响镀层金属的种类、硬度、耐磨性，配合不同的工艺参数 还可控制镀层金属结晶的粗细、致密度以及镀层内应力的大小。对于电镀金刚石 工具的生产而言，绝大部分采用镍或镍-钴合金，若不考虑镀液杂质的影响，影 响镀层脱落的因素有： （1）内应力的影响镀层内应力是在电沉积过程中产生的，溶液中的添加剂 及其分解产物和氢氧化物均会增加内应力。这种应力是在电镀过程中镀层受到一 些沉积因素的影响，引起晶格缺陷所致。特别是某些金属离子和有机添加剂的作 用，会显着增加镀层的内应力。镀层内应力有宏观应力和微观应力两类。宏观应 力表现在将一金属薄片进行单面电镀，薄片受镀层内应力影响而产生弯曲。微观 应力则主要通过提高镀层硬度表现出来。 宏观应力能引起镀层在贮存、使用过程中产生气泡、开裂、脱落等现象。 对于电镀镍或镍-钴合金而言，不同的镀液组成，内应力相差悬殊，氯化物 含量越高，内应力越大。对于主盐为硫酸镍的镀液而言，瓦特类镀液内应力均小 于其他类镀液。通过添加有机光亮剂或应力消除剂，可显着减小镀层的宏观内应 力而增加其微观内应力。不同的工艺组合，如电流密度、PH值、温度，可以使 同种镀液的镀层具有不同的内应力。因此，要减少内应力的影响必须严格控制镀 液的工艺范围，这样才能保证镀层的内应力在工艺要求的范围内。 （2）析氢的影响在任何电镀液中，不论其PH值如何，由于水分子的离解， 永远存在一定量的氢离子。因此，在条件适当的情况下，无论在酸性、中性或碱 性的电解液中进行电镀，在阴极上与金属析出的同时，往往有氢气析出。氢离子 在阴极还原后，一部分形成氢气逸出，一部分以原子氢的状态渗入基体