２０１２年５月 电镀与环保 第３２卷第３期（总第１８５期） ・１１・
制备电镀金刚石工具时外加交变磁场的作用
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ ｉｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｏｏｌｓ
王琳， 赵汉雨， 李云东， 杨天辉， 卢汇洋
（河南农业大学机电工程学院，河南郑州４５０００２）
ＷＡＮＧ Ｌｉｎ， ＺＨＡＯ Ｈａｎ—ｙｕ， ＬＩ Ｙｕｎ—ｄｏｎｇ， ＹＡＮＧ Ｔｉａｎ—ｈｕｉ，ＬＵ Ｈｕｉ—ｙａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
摘要： 引入外加交变磁场以期提高电镀金刚石工具的性能。ＳＥＭ观察结果表明：与无磁场影响的镀层相比，外加电压为
２００ Ｖ时，胎体晶粒尺寸得到细化，镀层的显微硬度提高１ ０６０ ＭＰａ。磨削实验表明：外加电压为２００ Ｖ时，所制得的金刚石工
具与传统无磁场影响下所制得的金刚石工具相比，使用寿命为其１．５倍，Ｚ－作效率提高了２Ｏ．２１ 。
关键词： 电镀；金刚石工具；交变磁场
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｔｏｏｌｓ．Ｔｈｅ ＳＥＭ
ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ，ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｉｓ ｆｉｎｅｄ ａｎｄ
ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ １ ０６０ ＭＰａ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ２００ Ｖ．Ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｍｏｎｄ ｔｏｏｌｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ２００ Ｖ ｗｉｔｈ ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｓ １．５ ｔｉｍｅｓ ａｓ ｔｈａｔ
ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｏｌｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃａｎ ｂｅ ｒａｉｓｅｄ ｂｙ ２０．２１ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ；ｄｉａｍｏｎｄ ｔｏｏｌ；ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ
中图分类号：ＴＱ ｌ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ０００ ４７４２（２０１２）０３—００１１ Ｏ３
Ｏ 前言
由于金刚石微粒在电镀金刚石工具中只是机械
地镶嵌于胎体中，微粒与胎体间存在明显的沟槽，且
镀层表面有许多结瘤，这些现象严重地影响了微粒
的出刃率和胎体对其的把持力，降低了工具的效率
和使用寿命。研究表明ｌｌ ］：在金属及其合金的电沉
积过程中引入外加交变磁场，可以使镀层平整、致
密，沟槽得到很好的填补。受此启发，本实验在制备 电镀金刚石工具的过程中引入外加交变磁场，以期 提高工具的性能。 ｌ 实验 １．１ 镀液成分及工艺条件 使用瓦特型镀液，所有试剂均为分析纯。镀液 在每个样品制备后均需更新，维持ｐＨ值在４．４～ ４．６范围内，若ｐＨ值过低，加入碳酸镍进行调整； 若ｐＨ值过高，加入 盐酸：Ｖ硫酸一１：７的混合酸进 行调整。将自制的１ Ｌ塑料镀槽放入水浴锅中，控 制温度在（３５ ４－１）℃。采用纯度为９９．９％的电解 基金项目：河南省自然科学基金（Ｎｏ．０８１１０５１３００） 镍片作为阳极，为了避免阳极极化，阳极的表面积为 阴极的８倍，阳极与阴极的间距为３０ ｃｍ。采用直 流电镀法，镀液组成及工艺条件为：ＮｉＳＯ ・７Ｈ （） ２５０ ｇ／Ｌ，ＮｉＣ１２・６Ｈ ２Ｏ ４０ ｇ／１ ，Ｈ３ＢＯ。４０ ｇ／Ｉ ， ＣｏＳＯ ２０ ｇ／Ｌ，ｌ Ａ／ｄｍ 。 １．２ 实验装置 外加交变磁场采用自制线圈，线圈铜线直径 ０．０９ ｍｍ，匝数４ ２４０，共８层。线圈与外加交流电 （２２０ Ｖ，５０ Ｈｚ）的交流变压器相连。通过改变线圈
两端电压可以控制磁场大小，实验中用线圈两端电
压值来表示磁场强度的相对大小。磁力线分布垂直
于金属离子的沉积方向，有利于改变离子的沉积状
态，使其在阴极附近产生离子紊流，冲刷镀层表面，
抑制晶粒生长。
１．３样品的制备
将经过镀前处理的４５ 钢工件（形状为圆环，外
径２４ ＩＴＩ１ＴＩ，内径１０ ｔｕｒｎ）放入镀槽中，以１ Ａ／ｄｉｎ。的
电流密度预镀１５ ｍｉｎ（前１ ｍｉｎ使用３ Ａ／ｄｉｎ 的冲
击电流）。植砂采用落砂法，金刚石微粒的平均尺寸
为２５０ ｍ，平均抗压强度为８０￣９０ ｋＰａ。植砂过程