⑴ 1.電鍍金剛石電鍍工藝的操作方法 2.需要那些工具 3.有技術的可以合作
金剛石顆粒表面均勻電鍍工藝研究作者：陳超,彭前,張姜,孫剛,王江華
O 引 言
在金剛石表面鍍覆一層金屬能賦予金剛石許多新的特性：提高了金剛石的強度、金剛石與基體的界面結合能力、隔氧保護、減輕金剛石熱損傷程度、改善金剛石與基體界面的物理化學性能，還能提高金剛石工具的耐磨性和切削能力。另外，還可將電鍍過的金剛石顆粒焊接到其他基體上，以便利用。將設計一種多用途的電鍍裝置，在金剛石表面鍍覆金屬。這種裝置以其投料少，攪拌均勻，能防止金剛石鍍覆過程中結塊、鍍層不均勻等問題，本裝置特別適合於實驗室小規模電鍍金剛石。解決了人工鍍膜時間長的缺點，而且用本裝置鍍膜比人工鍍膜均勻，膜的厚度容易控制。詳細地說明了本裝置的結構及其特性。介紹了化學鍍、電鍍工藝的規范和化學鍍、電鍍的過程中要注意的一些問題，並對電鍍前後的金剛石顆粒進行拍照對比。利用本裝置，選擇合適的電鍍工藝，就可以生產出比較理想膜厚的金剛石顆粒，鍍膜的厚度可以控制在10一200µm的均勻金屬鍍層，甚至更厚，鍍層的厚度可以應用文中的方法計算。在電鍍中常出現厚度不夠、漏鍍等問題，文中提供了補鍍和修補鍍的工藝和方法。
1 電鍍金剛石裝置
裝置被固定在鐵架台上，主要部件如圖1所示，主要有六部分組成：恆溫水箱、帶夾子的齒輪、電動機、錐形瓶、陰極、陽極、導線管及穩壓電源。
鍍覆過程中錐形瓶成40°～45°傾角，由圖2可以得出以下關系，若顆粒不滾動，則：
a≤B/2
a≤(1／2)·(2π／n)
式中，n為多邊形顆粒的邊數。所以，此時顆粒的運動可能發生下列情況：
1)當顆粒的形狀為圓形或接近圓形時，β>2a。則重力向量在晶體側棱之外通過，顆粒在斜面上滾動；2)當a<φ和a>β/2，顆粒沿斜面滾動；3)當a>φ和a>β/2，顆粒沿斜面既滑動又滾動，妒為摩擦角。因此錐形瓶必須傾斜成一定的角度。
電極由導線通過導線管與電源相連，由此可以控制電流的大小。需要指出的是陰極只能在插入金剛石粒群的底部露出一點電極。這樣靠金剛石間相互接觸導電，使電流在表層分布均勻，保證鍍覆質量。如用全裸露的陰極或板狀陰極，則電流過於集中，影響均勻鍍覆，並會發生金剛石被粘鍍在陰極上的現象。另外，最好把陰極和陽極彎曲平行放置，這樣可以使更多的陽極置人電鍍液中。
齒輪上焊有4個立柱對稱分布，柱上有兩個夾子，每端有一個緊固螺釘，作固定錐形瓶用。齒輪中間是一個軸承，軸承固定在轉軸上。陰、陽極也通過轉軸並固定在其上，而齒輪則可以帶動錐形瓶轉動。
電動機為可調速電動機，可控制錐形瓶的轉動速度。轉動速度不應過慢，以防鍍膜表面形成針孔和不均勻。從流體力學分析，固液相兩流體中流暢分布將對沉積薄膜的均勻性產生很大的影響。
2試驗
2．1鍍前預處理及化學鍍
鍍前對金剛石進行清洗、粗化、敏化、活化及還原等處理，然後再進行化學鍍Ni。
工藝流程：金剛石原料一除油一水洗一敏化一水洗一活化一水洗一還原一化學鍍Ni一水洗一烘乾。整個過程在室溫下進行。
2．1．1鍍前預處理
1)除油採用鹼性除油，在10％NaOH溶液中，並加入少量的非離子表面活性劑煮沸30min，用蒸餾水沖洗2—3次，除去金剛石表面的油脂等污物。
2)粗化用稀HNO3煮沸20min，蒸餾水洗2～3次。
3)敏化lOg／LSnCl2·2H20，20ml／LHCl，時間3—5min。蒸餾水洗凈。
4)活化0．5g／L PdCl2，10ml／L HCl，時間4min。
5)還原30g／LNaH2P02·2H20，時間3min。
將敏化與活化處理合成一步。採用新型的鹽基性膠體鈀對金剛石進行敏化活化處理。這樣不僅簡化了工藝，而且配製鹽基性活化鈀膠體需要的氯化鈀用量少、成本低、溶液穩定。
2．1．2化學鍍Ni
鍍液組成：30g／LNiSO4·6H：O(隨硫酸鎳濃度增加，鍍速加快，但當硫酸鎳濃度超過20g,／L以上，沉積速度增加不太明顯，當濃度超過30g／L，鍍液不穩定，鎳易析出，鍍速降低。)30g／L．NaH2P02·2H：O(次亞磷酸鈉是鍍液中的主要還原劑。隨次亞磷酸鈉濃度的升高，沉積速度增加，這是因為隨次亞磷酸鈉濃度升高，氧化還原反應電位增加，反應的自由能向負方
向變化，所以沉積速度加快，但當次亞磷酸鈉超過30g/L，鍍液穩定性降低，鍍速減慢)。
主絡合劑
25g／L
輔助絡合劑
10g／L
穩定劑
適量
pH值
4．8—5．2
溫度
(88士3)℃
並要不斷攪拌。
2．2電鍍液及電鍍條件
電鍍液配方如表1所示。
可在鍍液中加糖精、1，4．丁炔二醇、香豆素、對甲苯磺醯胺、
水合三氯乙醛、氯化鉻等作為光亮劑。使鍍後的金剛石表面更
光亮，圓滑。
2．3 電鍍
當啟動裝置時，錐形瓶將隨齒輪一起旋轉，而陰極和陽極固定在轉軸上則不會轉動。瓶底的金剛石粒群也將滾動，這樣它們不會粘連在一起，從而被均勻地鍍覆。當所鍍金剛石顆粒非常少時，則陰極不容易跟金剛石顆粒群接觸，金剛石就很難被均勻地鍍覆。還可以將一些比金剛石稍大的、能導電的小顆粒物體加入到電鍍液中，以產生面積較大的導電層，確保金剛石顆粒的鍍覆質量。由於化學鍍層很薄，結合不很牢固，因此電鍍開始階段，為保證金剛石與陰極很好接觸，避免化學鍍層脫落，鍍瓶轉速應較慢一些，以5—15 r／min轉動為宜。電流不宜過大，以免燒焦化學鍍層。
由於陰、陽極面積比較小，在一定電流下，電流密度很大，鍍層在陰極和金剛石上沉積，而金剛石間接觸導電性較差，在陰極和靠近陰極的金剛石上鍍層的沉積速度較大，在陰極上沉積更快。如果轉速太小，以及尖端效應和磁性的作用，靠近陰極的金剛石會在陰極上滯留，快速地沉積而粘附，並與其他金剛石粘結成塊(見圖3a)。所以鍍瓶轉速不能過小。
當轉速合適時，金剛石在鍍瓶中呈滾動狀態，使金剛石表面的金屬鍍層均勻(見圖3b)，從而獲得合格產品。
當鍍瓶轉速過高時，金剛石在離心力的作用下，隨瓶上升至比圖3b情況更高的高度，然後在重力的作用下拋落下來(見圖3c)。此時金剛石顆粒會離開金剛石顆粒群，成斷電狀態。當轉速更高時，金剛石會隨鍍瓶一起作圓周運動(見圖3d)，此時金剛石已經離陰極而不能被鍍覆，所以這種轉速顯然也是不允許出現的。
電鍍時的溫度不宜過高，溫度太高容易引起顆粒表面鍍層起皮，鍍層容易脫落。應根據不同的鍍液加以適當的溫度。
2．4電鍍前後的形貌
圖4為電鍍前後金剛石顆粒的照片對比。由圖可知，電鍍數小時後金剛石顆粒表面非常光亮、光滑，基本上消除了針孔，鎳刺等弊病。將電鍍數小時的金剛石顆粒放在抗壓強度儀上輕將其表面金屬鍍層壓裂，取下壓裂的鎳殼，拍照，由圖5可見鍍層厚度基本上是均勻的。
2．5鍍膜厚度的計算
取300顆金剛石顆粒，將每個金剛石顆粒可以視為球形，並設其半徑為R1，體積為V1密度為P1。鍍膜之後顆粒的形狀也為球形，其半徑為R2，體積為V2稱出鍍膜之前金剛石顆粒的總重量，記為M1，則每顆平均重為m1=M1／300。
由p(4／3πR31)=m
得：R1=[(3m1)／(4πr1)]1/3.
鍍膜之後再稱出總質量，記為M2每顆平均重為m2=M2／300。鍍膜後每顆金剛石增重△m=m2一m1，△m即為膜的質量，設膜的體積為△VNi的密度為P2，則△V=△m／p2。
這樣就得到了單顆粒鍍膜的平均厚度。
電鍍加厚的效率受轉速、投料量及金剛石顆粒的密集程度的影響。在固定上述條件的情況下可方便地測得增重與電流密度成正比。
2．6補鍍
另外，在鍍Ni過程中，當Ni層厚度不夠或者產生局部未鍍上等弊病時，可以採用補鍍的方法來修復。
Ni很容易被氧化，若用化學的方法退Ni，則不僅浪費了大量的化工原料，增加了勞動強度，而且很容易造成環境污染，給操作者帶來很大的危害。當將不合格的Ni鍍層直接進行回鍍時，實質上是將新的鍍Ni層鍍在氧化膜上，所以它的結合力很差。可根據Ni在強鹼溶液中化學性質非常穩定的特點，利用在強鹼中進行陰極電化學除油來還原不合格Ni鍍層上的氧化膜，在化學除油的過程中，大量的氫離子在陰極上放電，形成了具有強還原能力的新生態的氫離子。新生態的氫離子吸附在陰極表面後，便將氧化膜還原成金屬，從而充分地顯露出金屬的結晶組織，使後來回鍍金屬Ni骨沿著原有的晶格繼續增長，最後獲得結合力良好的修復鍍層。補鍍工藝和原工藝條件相同。補鍍厚度可根據所需時間而定。
3結果和討論
1)在一開始電鍍的時候，電流不宜過大，以免燒焦化學鍍層。另外，陰極不要壓到金剛石，以防陰極把金剛石表面的化學鍍層擦掉，只有注意了這些問題，鍍膜的質量才可以保證。鍍膜厚度的計算只能計算出單個顆粒鍍層的平均厚度，是在金剛石顆粒假設成球形的基礎上進行的，但當電鍍數小時後，鍍層較厚時，顆粒基本上呈比較規則的球形，計算結果越准確。
2)啟動一兩個小時轉速不應過快，為保證金剛石與陰極很好接觸，避免化學鍍層脫落
3)電鍍用的錐形瓶底部可以用砂布打毛，增大其粗糙程度，盡量能使金剛石顆粒在其內部呈現滾動狀態。再加上瓶子有一定的傾角，這樣鍍過的金剛石顆粒之間基本上消除了粘結在一塊的現象。
4 結論
金剛石通過鍍前預處理、化學鍍、電鍍後，可使金剛石表面均勻鍍覆一層金屬。採用此裝置是人造金剛石表面金屬化的一種簡易可行的技術，它最大的優點是投資少，適用於實驗室鍍覆金剛石顆粒或工廠生產。
此裝置組裝簡單，費用少。而且電鍍過程中的電鍍電流是可控的，電動機是調速電動機，所以滾鍍的速度也可控制，並且通過錐形瓶可以較直觀地觀測金剛石顆粒鍍膜的厚度。它的裝卸簡單，在很短的時間里就可以把電鍍液及陰、陽極裝好，是一個很好用的裝置。
電鍍後的金剛石顆粒表面光滑、發亮、鍍層均勻。基本上消除了人工鍍時產生的針孔鎳刺等弊病。
利用此裝置還可以在金剛石表面鍍cu、Mo、cr、T、Fe、zn等。
⑵ 噴砂設備的工作原理是什麼
噴砂機一般分為干噴砂機和液體噴砂機兩大類，乾式噴砂機又可分為吸入式噴砂機和壓路式噴砂機兩類噴砂機也叫噴沙機，噴丸機吸入式干噴砂機。一般組成一個完整的吸入式干噴砂機一般由六個系統組成，即結構系統、介質動力系統、管路系統、除塵系統、控制系統和輔助系統。
噴砂機工作原理：
吸入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力，通過氣流的高速運動在噴槍內形成的負壓，將磨料通過輸砂管。吸入噴槍並經噴嘴射出，噴射到被加工表面，達到預期的加工目的。一個完整的壓入式干噴砂機工作單元一般由四個系統組成，即壓力罐、介質動力系統、管路系統、控制系統。壓入式干噴砂機工作原理：壓入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力，通過壓縮空氣在壓力罐內建立的工作壓力，將磨料通過出砂閥，壓入輸砂管並經噴嘴射出，噴射到被加工表面達到預期的加工目。
噴砂應用范圍：
1、表面清理加工：金屬氧化層，碳化物黑皮，金屬或非金屬表面污銹清除，如重力壓鑄模，橡膠模之氧化物或離形劑之去除，陶瓷表面黑點，鈾色去除，彩繪重生。
2、美化加工：各種黃金，K金飾品，貴金屬製品之消光或表面處理，水晶，玻璃，波紋，壓克力等非金屬之表面加工以及能使加工物表面成金屬光澤。
3、蝕刻加工：玉石，水晶，瑪瑙，半寶石，印章，雅石，古董，大理石墓碑，陶瓷，木材，竹片等之蝕刻美工。
4、前處理加工：鐵氟龍（TEFLON），PU，橡膠，塑料被覆，橡膠滾桶（ROLLER），電鍍，金屬噴焊，鍍鈦等之前處理，使表面附著力增加。
5、毛邊加工:電木，塑料，鋅，鋁壓鑄品，電子零件，磁芯等之毛邊去除。
6、應力消除加工：航天，國防，精密工業之零件，除銹，除漆消光，整修等之應力消除加工處理。
7、電子零件加工：硅晶元之表面及蝕刻，晶圓背面雜質去除，電子零件封裝之溢膠，成品表面印字的去除，陶瓷電熱之清潔
8、模具之加工：一般模具表面之噴砂，模具咬花後表面處理，線切割模，玻璃模，輪胎模，導電橡膠模，鞋模，電木模，電鍍模，按鍵模，塑料製品模。
9、大工作物之加工：大型工件如油槽，化學槽，船殼，銅構，鐵皮屋，貨櫃，汽車工業等之除銹，除漆，維修及大片平板玻璃自動表面處理。