專利名稱：一種電鑄過(guò)程中防止燒焦的有效方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及電鑄(鍍)超硬材料制品和耐磨復(fù)合層電鑄(鍍)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及到電鑄金剛石地質(zhì)鉆頭、電鑄(鍍)普通金剛石制品和電鑄耐磨配件的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
在金剛石地質(zhì)鉆頭電鑄、普通金剛石制品電鑄、具有超硬材料微?！饘?gòu)?fù)合鍍層構(gòu)造的耐磨配件的電鑄生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)掉齒、斷齒、脫層、起皮、開裂等現(xiàn)象而報(bào)廢。由于掉齒、斷齒、脫層、起皮、開裂等現(xiàn)象引起產(chǎn)品報(bào)廢占總不合格產(chǎn)品的80%以上，它的根本原因是在“上砂”和“固定”初期等工序中由于被鍍工件表面真實(shí)電流密度過(guò)大，出現(xiàn)“燒焦”現(xiàn)象所導(dǎo)致，它是產(chǎn)品合格率一直在70%左右徘徊的根本原因所在，這不僅使得生產(chǎn)成本提高，同時(shí)，影響企業(yè)的信譽(yù)，因此需尋找一種方法來(lái)解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，她的有益效果是產(chǎn)品的合格率從70%提高到97.5%，降低生產(chǎn)成本14%以上。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于電鑄(鍍)過(guò)程中使用了輔助陰極，輔助陰極與被鍍工件并聯(lián)。所述的輔助陰極由導(dǎo)電部分和沉積部分組成，導(dǎo)電部分露出電鑄溶液外部，導(dǎo)電部分與沉積部分直接連通，導(dǎo)電部分 設(shè)有陰極導(dǎo)線連接位置，沉積部分浸沒于電鑄溶液中，溶液中金屬離子，在電場(chǎng)的作用下，在它表面析出形成金屬或金屬合金。所述的輔助陰極材料可以是不與電鑄溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的任何一種金屬或者金屬合金材料，一般可以采用最為普通廉價(jià)的鋼材即可，同時(shí)也可以使用電鑄基礎(chǔ)金屬材料或者選用最為廉價(jià)的鋼材，或者選用金屬鈦；導(dǎo)電部分和沉積部分可以是同一種金屬材料，也可以使用不同的材質(zhì)金屬材料。所述的輔助陰極可以在單層復(fù)合鍍層電鍍中使用，也可以在多層復(fù)合鍍層電鍍中使用，輔助陰極在“上砂”之前，通過(guò)導(dǎo)線與整流電源負(fù)極連接，然后“上砂”;“上砂”工序結(jié)束，輔助陰極與整流電源的連接不斷開，“卸砂”后，直接“固定”加厚，輔助陰極與整流電源的連接的“固定”加厚時(shí)間大約為總“固定”加厚時(shí)間的109Γ50% ;斷開輔助陰極與整流電源的連接，被鍍工件繼續(xù)進(jìn)行“固定”加厚到金屬或金屬合金覆蓋超硬材料微粒體積的90%以上，然后根據(jù)需要進(jìn)行下一輪“上砂”和“固定”加厚；每一次的“上砂”和“固定”加厚工序均按以上程序操作“上砂”和“固定”加厚。所述的輔助陰極的形狀和大小基本不受限制，只是考慮生產(chǎn)成本和實(shí)際效果，它的表面積大小可以與被鍍工件“上砂”面積基本相仿，但沒有過(guò)多限制，輔助陰極沉積面積太小，分流作用不明顯；輔助陰極沉積面積太大，無(wú)效沉積太多，增加生產(chǎn)成本。為了很好的利用和回收，輔助陰極往往使用電鍍的基礎(chǔ)金屬作為沉積部分的材料，當(dāng)它足夠厚后把它作為陽(yáng)極即可回收；沉積面最好是直立的，有效避免超硬材料微粒等在其表面沉積，影響其分流效果；其輔助陰極的使用，最好在每一個(gè)電鍍單槽中分別有一個(gè)或者多個(gè)，當(dāng)然也可以在一臺(tái)互相連通的電鍍槽中公共使用一個(gè)，具體情況完全根據(jù)被鍍工件的表面面積而確定。


圖1:電鑄金剛石地質(zhì)鉆頭“預(yù)鍍”結(jié)構(gòu)示意圖1、電鍍槽2、陽(yáng)極4、外絕緣模具
5、外絕緣膠帶 6、被鍍工件 7、內(nèi)絕緣模具 8、唇齒表面 9、陰極導(dǎo)線 10、整流電源 11、上砂區(qū)。圖2:電鑄金剛石地質(zhì)鉆頭“上砂”結(jié)構(gòu)示意圖1、電鍍槽2、陽(yáng)極3、輔助陰極4、外絕緣模具
5、外絕緣膠帶 6、被鍍工件 7、內(nèi)絕緣模具 8、金剛砂埋砂層 9、陰極導(dǎo)線 10、整流電源 11、上砂區(qū)。圖3:電鑄金剛石地質(zhì)鉆頭“固定”結(jié)構(gòu)示意圖1、電鍍槽2、陽(yáng)極3、輔助陰極4、外絕緣模具
5、外絕緣膠帶 6、被鍍工件 7、內(nèi)絕緣模具 8、一層金剛砂
9、陰極導(dǎo)線 10、整流電源 11、上砂區(qū)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施以電鑄金剛石地質(zhì)鉆頭為例，如圖1所示，在電鍍槽(I)中盛有電鑄溶液，基本配方如下:
NiSO4.7H20 180—350g/l NiCL2.6H20 10—55g/l CoSO4.7H20 3—30g/l H3BO315—40g/l
柔軟劑0 — 40g/l
添加劑少許
溫度30——56度
PH 值3.2-5.8
溶液攪拌及溶液循環(huán)有。本配方是以鎳鈷合金作為地質(zhì)鉆頭胎體材料，電鍍槽(I)內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極(2)，陽(yáng)極(2)與整流電源(10)的正極相連，被鍍工件即地質(zhì)鉆頭作為陰極(6)，陰極(6)與整流電源
(10)的負(fù)極相連。地質(zhì)鉆頭鋼體(6)通過(guò)外絕緣模具(4)、內(nèi)絕緣模具(J)、外絕緣膠帶(5)以及水口塞把不需要“上砂”的部分絕緣并引出導(dǎo)電線(9)，僅預(yù)留出鉆頭唇齒部位(13)。絕緣好的鉆頭鋼體(6)經(jīng)過(guò)堿煮除油一 7K洗一電化除油一超聲波除油一 7K洗一活化一水洗后，導(dǎo)電線(9 )連接整流電源的負(fù)極，帶電放入電鍍?nèi)芤?12 )中，先行用電流密度D1= (2 5) XD (電流密度)沖擊5分鐘左右，正立放在電鍍槽(I)的電鍍?nèi)芤?12)中，調(diào)低電流密度D2 0.75D，預(yù)鍍一層鎳鈷金屬合金作為底層。
如圖2所示，預(yù)鍍一定時(shí)間后，調(diào)低電流密度D3 0.25D，將連接有導(dǎo)線的(14)的金屬鎳板，直立掛在電鍍槽(I)內(nèi)，作為輔助陰極(3)，鎳板的表面作為輔助陰極(3)的沉積部分，確認(rèn)輔助陰極(3)與整流電源(10)的負(fù)極相連接后，在地質(zhì)鉆頭的唇齒部位(13)，用吸耳球?qū)⒔饎偸粩嗟貫⒃诘刭|(zhì)鉆頭唇齒部位(13)與外絕緣夾具(4)、內(nèi)絕緣夾具(7)以及水口塞共同圍成上砂區(qū)(11)內(nèi)，直至整個(gè)地質(zhì)鉆頭唇齒部位蓋滿金剛石(8)為止，繼續(xù)電沉積鎳鈷合金。如圖3所示，鎳鈷合金電沉積約20分鐘至2小時(shí)后，倒出多余的金剛石，于是在地質(zhì)鉆頭的唇齒部位(13)上便均勻的覆蓋了一層金剛石(8)，地質(zhì)鉆頭繼續(xù)放在電鑄溶液
(12)中加厚電鍍，在“上砂”和前期“固定”加厚過(guò)程中，輔助陰極(3)—直與整流電源的負(fù)極相連接不斷開。調(diào)節(jié)電流密度D4 ^ 0.4D，然后繼續(xù)電鍍鎳鈷合金，其輔助陰極通電的“固定”加厚時(shí)間h大約為總“固定”加厚時(shí)間的10 50%左右，即X (10 50%);之后，斷開輔助陰極(3)與整流電源(10)的連接，地質(zhì)鉆頭繼續(xù)“固定”加厚到金剛石體積的90%以上時(shí)，進(jìn)行下一輪金剛石“上砂”和“固定”加厚；每一次的金剛石“上砂”和“固定”加厚依然按照以上步驟操作。由于在“上砂”和前期“固定”加厚操作過(guò)程中，金剛石為非導(dǎo)電體，金剛石覆蓋后，地質(zhì)鉆頭唇齒部位的實(shí)際電鍍面積大大減少，它的真實(shí)電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直觀表象電流密度，D胃》Disi,即Dli;>>D3，D2；i>>D4，從而導(dǎo)致在地質(zhì)鉆頭唇齒部位析出氫氣，減少了金屬鎳和鈷的析出，嚴(yán)重時(shí)基本不析出金屬鎳原子和金屬鈷原子，只有氫氣析出，從而導(dǎo)致唇齒部位“燒焦”現(xiàn)象出現(xiàn)，引起產(chǎn)品的斷齒、掉齒、脫層、起皮、開裂等質(zhì)量問(wèn)題。本發(fā)明設(shè)置了輔助陰極(3)，輔助陰極(3)與地質(zhì)鉆頭(6)并聯(lián)，均通過(guò)導(dǎo)線銅排與整流電源(10)的負(fù)極相連，由此，整流電源(10)的電流由正極經(jīng)過(guò)銅排和導(dǎo)線達(dá)到陽(yáng)極
(2)，陽(yáng)級(jí)的鎳金屬失去電子成為Ni2+進(jìn)入電鑄溶液(12)中，溶液中的Ni2+和Co2+，在電場(chǎng)作用下，一部分遷移到地質(zhì)鉆頭的唇齒部位，在唇齒部位放電，析出金屬鎳原子和鈷原子，鎳原子和鈷原子按照一定的組合排列形成鎳鈷合金；電流經(jīng)地質(zhì)鉆頭導(dǎo)線(9)、銅排和導(dǎo)線返回整流電源的負(fù)極，即形成電流I1，電鑄溶液(12)中的一部分Ni2+和Co2+在電場(chǎng)的作用下，向輔助陰極(3)遷移，Ni2+和Co2+在輔助陰極(3)表面獲得電子，析出鎳原子和鈷原子，鎳原子和鈷原子按照一定的排列形成鎳鈷合金。電流經(jīng)輔助陰極(3)銅排和導(dǎo)線返回整流電源(10)的負(fù)極，即形成電流I2，電流I=IJI2，由此，輔助陰極(3)起到了很好的分流作用，使得地質(zhì)鉆頭(6)唇齒部位的真實(shí)電流密度和直觀表象電流密度基本相符，即Dimj Dli觀 D3, D2真實(shí) D2^ D4,由此減少了在地質(zhì)鉆頭唇齒部位析出M氣的可能，ΞΕ要析出金屬鎳原子和金屬鈷原子，從而有效地解決了“燒焦”所引起的斷齒、掉齒、脫層、起皮、開裂等產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于電鑄過(guò)程中使用了輔助陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極由導(dǎo)電部分和沉積部分組成，導(dǎo)電部分露出電鑄溶液外部，導(dǎo)電部分與沉積部分直接連通，導(dǎo)電部分設(shè)有陰極導(dǎo)線連接位置，沉積部分浸沒于電鑄溶液中，溶液中的金屬離子，在電場(chǎng)的作用下，在其表面析出，形成金屬或金屬合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極材料可以是不與電鑄溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的任何一種金屬或者金屬合金材料；一般可以米用電鑄的基礎(chǔ)金屬，或者選用最為廉價(jià)的鋼材，或者選用金屬鈦等，導(dǎo)電部分和沉積部分可以是使用同種金屬材料，也可以是不同材質(zhì)的金屬材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極可以在單層復(fù)合層電鍍中使用，也可以在多層復(fù)合層電鑄中使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極的形狀和大小基本不受限制；只是考慮生產(chǎn)成本和實(shí)際效果，它的表面積大小可以與被鍍工件“上砂”總面積基本相仿；如果輔助陰極面積太小，分流作用不強(qiáng)；如果輔助陰極面積太大，無(wú)效金屬沉積過(guò)多，生產(chǎn)成本增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極在“上砂”之前，通過(guò)導(dǎo)線與整流電源負(fù)極連接，然后“上砂”;“上砂”工序結(jié)束后，輔助陰極與整流電源的連接不斷開，“卸砂”后，繼續(xù)“固定”加厚，輔助陰極與整流電源負(fù)極連通的“固定”加厚時(shí)間大約為總“固定”加厚時(shí)間的109Γ50% ;爾后斷開輔助陰極與整流電源的連接，工件繼續(xù)進(jìn)行“固定”加厚到金屬或金屬合金覆蓋超硬材料微粒體積的90%以上，然后根據(jù)需要進(jìn)行下一輪的“上砂”和“固 定”加厚工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于輔助陰極的使用，最好在每一個(gè)電鍍單槽中分別有一個(gè)輔助陰極或者多個(gè)輔助陰極聯(lián)合使用，當(dāng)然也可以在一臺(tái)互相連通的電鍍槽中公共使用一個(gè)輔助陰極，具體情況完全根據(jù)被鍍工件的表面面積而確定。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種電鑄過(guò)程中防止“燒焦”的有效方法，其特征在于電鑄過(guò)程中使用了輔助陰極，工件在“上砂”和“固定”加厚初期工序,輔助陰極與被鍍工件并聯(lián)，通過(guò)銅排和導(dǎo)線與整流電源的負(fù)極相連，輔助陰極有效分?jǐn)傠娏?，工件表面不再被“燒焦”，產(chǎn)品的斷齒、掉齒、脫齒、脫層、開裂、起皮現(xiàn)象得到根本的解決，產(chǎn)品的合格率提高了27%，生產(chǎn)成本降低14%以上。
文檔編號(hào)C25D1/00GK103088373SQ20111033601
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:肖云捷