[发明专利]金属工件表面镀渗金刚石工艺

说明书

本发明属于金属表面处理技术领域，尤其是金属工件表面镀渗金刚石工艺。

众所周知，金属材料镀渗金刚石技术是金属表面强化处理的一种电化学镀渗工艺技术，是强化金属工件表面的最新工艺方法。多年来，各国材料学科的专家、学者都在进行这一方面的开发研究，力求通过表面处理的方法来提高金属材料及其零件的利用率，延长工件的使用寿命，达到低成本高耐用度的效果。正因如此，相继出现了渗碳、渗氮、渗金属、碳氮同渗、氧氮共渗、氮化、氰化以及近年来出现的涂层技术和离子注入技术等一系列表面处理方法。这里既有物理涂渗的方法，也有化学涂渗的方法，还有离子溅射的方法。这些金属工件表面处理的方法都获得了一定的成效，不同程度地改善了金属工件的使用性能。到目前为止，人们力求采用渗入、涂入、镀入或者注入更坚硬的元素，以便大幅度地提高金属工件的使用寿命，这仍然是研究者们的重大课题。八十年代就有人提出了在金属表面涂金刚石这种硬质材料的设想，如中国专利CN85108125、CN91223711号公开的低温电镀金刚石异形钻头及其制造方法和电镀金刚石带锯条两项技术。前者主要用于“打滑”地层低温电镀金刚石异形钻头，采用低温电镀把人造金刚石的胎体包镶于钻头上，选用镍基等不同的软胎体配合，以不同的钻头底唇形状，通过特殊的电镀液配方及加工工艺，在室温条件下制造出特型或新型电镀金刚石钻头；后者主要是一种结构形式即由锯片及其上带有数个锯齿的锯条，特征是在锯齿外表镀有金刚石，且相邻两锯齿的厚度不等。尽管上述技术具有延长钻头或锯片的使用寿命，平均小时效率得到提高，但是，都存在一系列工艺上的困难，往往难于实现大规模的工业化生产，因此，影响其推广应用。

本发明是针对现有技术存在的问题，研究开发一种金属工件表面镀渗金刚石工艺技术，即将超细化的金刚石微粒(平均直径50×10^-6微米)镀渗至金属工件的表面，实现金属工件表面超强化的目的，使金属工件如切削工具、模具等质量上一个新挡次，全面提高使用寿命，同时不苟求金属工件原始表面状况，工艺方法比较简单，成本较低，应用范围较广。

本发明的技术解决方案是：一种金属工件表面镀渗金刚石工艺，包括电解活化处理、热水清洗、盐酸活化处理、热水清洗、电极活化及镀渗处理、热水清洗、冷水清洗、低温回火处理等工序，其特征在于：

A、所说的电极活化及镀渗处理，其镀渗液的成分及配比和工艺规范分别为

①、每1000克镀渗液中的成分及配比(重量％)

铬    酐(CrO₃)                200～300克

氟硅酸钾(K₂SiF₆)             10～30克

硫 酸 钡(BaSO₄)               5～15克

硫    酸(H₂SO₄)              0.15～0.65克

金刚石粉(平均直径50×10^-6μm) 10～50克

其余为蒸馏水(H₂O)

②、工艺规范

电流密度    30～60安培/分米²

温    度    40～60℃

时    间    20～50分钟

B、所说的电解活化处理，其电解液的成分及配比和工艺规范分别为

①、每1000克电解液中的成分及配比(重量％)

氢氧化钠(NaOH)       10～30克

碳酸钠(Na₂CO₃)    25～50克

磷酸钠(Na₃PO₄)    20～70克

硅酸钠(Na₂SiO₃)   3～10克

其余为蒸馏水(H₂O)

②、工艺规范

电流密度    2～10安培/分米²

温    度    60～80℃

时    间    20～50分钟