本发明涉及金刚石电镀领域，且特别涉及一种铝合金模具电镀金刚石方法及铝合金模具电镀金刚石工具。
背景技术：
电镀是利用电解的方式使金属或合金沉积在工作表面，以形成均匀、致密、结合力良好的电镀层的过程，电镀工艺可以提高工件的耐腐蚀、抗磨损能力。
金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒，用金刚石制作的工具适宜加工硬而脆的材料，而采用电镀技术制备的金刚石工具不仅制作温度低、避免了高温损伤金刚石，增加了金刚石工具的使用寿命，提高了加工效率及加工质量。
现有技术中基本是以钢、铁为基体在上面电镀金刚石，因为铁的密度是7.87g/cm3、钢的密度是7.87g/cm3，例如现代工具磨床上用的碗型砂轮，或现在用的普通树脂金刚石砂轮切削效率慢，如果用电镀金刚石砂轮切削效率就高，但是在钢铁上镀金刚石，磨具基体太重，而一直未能普遍使用。而铝的密度是2.71g/cm3，压铸铝合金的密度是2.66g/cm3，挤压成型铝合金2.7g/cm3，相同磨具尺寸、铝合金的密度，重量、体积比都较轻。但是在铝合金上电镀金刚石难度较大，现有技术中在铝合金模具上电镀金刚石，金刚石层容易整体脱落。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种铝合金模具电镀金刚石方法，此方法简单，使金刚石层牢固的镀在铝合金磨具上，大大降低了模具基体的重量，同时基体还可以回收再利用，具有重要的环保意义。
本发明的另一目的在于提供一种铝合金模具电镀金刚石工具，其相比于现有的金刚石工具，重量大幅减轻，且切削效率高、成本低。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种铝合金模具电镀金刚石方法，包括以下步骤：对铝合金模具基体进行镀前预处理，镀前预处理包括浸蚀，浸蚀是将铝合金模具基体在100-200g/l的盐酸溶液中化学浸蚀1-2min，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为2％-3％的稀硫酸溶液中，用10-15a/dm2的电流弱浸不超过30s。
将预处理后的铝合金模具基体放入装有电镀液的镀槽预镀底层，然后对预镀底层后的所述铝合金模具基体上砂、增厚。
本发明提出一种铝合金模具电镀金刚石工具，由上述方法制得。
本发明实施例的铝合金模具电镀金刚石方法及制得的铝合金模具电镀金刚石工具的有益效果是：在镀前预处理时，对铝合金模具基体依次进行了化学浸蚀和电化学浸蚀，同时对盐酸和稀硫酸的浓度、电流密度进行了调整，不仅除去了铝合金基体表面的锈皮及氧化膜，同时还使铝合金磨具基体能够电镀金刚石，金刚石层能够牢固的镀在铝合金模具上，相比于现有的金刚石工具，大大降低了模具基体的重量，使金刚石工具重量大幅减轻。同时在使用过程中，铝合金模具散热很快高温下不会伤害被加工产品，还能够使设备在使用的时候提高转速，从而提高效率。
进一步地，通过调整电镀液中各成分的合理比例，使金刚石能够更好的与铝合金模具基体结合。在铝合金磨具基体上镀金刚石，不仅解决了磨具基体太重，影响切削效率这一根本性难题，同时铝合金基体还可回收，外观也美观，切削效率高，在机械加工行业未来大有前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种铝合金模具电镀金刚石方法及铝合金模具电镀金刚石工具进行具体说明。
铝合金模具电镀金刚石方法包括以下步骤：对铝合金模具基体进行镀前预处理，镀前预处理目的是为了提高电镀的质量，因为基体金属工件表面的油污、氧化皮、锈斑都将使金属表面与电解液接触时形成中间夹层，阻碍金属和电解液界面发生电化学反应，并造成金属表面局部甚至全部没有镀层。因此做好镀前预处理，可以提高电镀的质量。
镀前预处理包括浸蚀，浸蚀目的是将欲镀零件表面的锈皮、氧化膜去除干净，以裸露出基体金属干净的表面，以利于电镀上结合力良好的金属镀层，直接关系到电镀质量的好坏。本发明实施例中，浸蚀是将化学浸蚀和电化学浸蚀结合起来，将铝合金模具基体在100-200g/l的盐酸溶液中化学浸蚀1-2min，目的是为了使氧化皮变的疏松，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为2％-3％的稀硫酸溶液中，用10-15a/dm2的电流弱浸不超过30s，对疏松多孔铝合金模具基体的氧化皮进行快速的去除。经发明人研究发现将盐酸溶液浓度调为100-200g/l对铝合金模具基体先进行化学浸蚀，然后将稀硫酸溶液浓度调为2％-3％，电流调为10-15a/dm2时对铝合金模具基体先进行电化学浸蚀，然后进行电镀，就能把金刚石微粒完整的电镀到铝合金模具基体上，金刚石层能够牢固的镀在铝合金模具上，不掉落。优选地，在浸蚀之后对铝合金模具基体用去离子水进行清洗，目的是为了除去铝合金模具基体上的溶液及浸蚀产物。
优选地，镀前预处理还可以依次包括铝合金模具机械处理、碱液化学除油、接导线、绝缘处理、装夹具、电化学除油。
较佳的，铝合金模具基体机械处理采用机械抛光，在抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉和磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕；目的是除去基体在制造和存放过程中形成的毛刺或铝屑、使表面平整光滑。
较佳的，碱液对铝合金模具基体化学除油，除油时间为45-65min，碱液为氢氧化钠和磷酸三钠的混合液，利用碱溶液对油脂的皂化作用以除去皂化油，油污属于酯类物质，酯类在碱性条件下能够彻底水解为羧酸盐和甘油，变为可溶物。加入磷酸三钠可使铝合金模具基体表面的碱液易于清洗。优选地，碱液对铝合金模具基体化学除油后，依次采用热水、去离子水和热水对其进行清洗，目的是为了使铝合金模具基体表面的碱液及其他物质清洗干净。
较佳的，对碱液化学除油后的铝合金模具基体非工作面用塑料布或绝缘漆缠绕绝缘、引入导线然后装入pvc夹具中。
然后将装入夹具的基体进行电化学除油，目的是为了彻底除去待镀表面上的油污。在电化学除油时铝合金模具基体为一电极，铝板作为另一电极，优选地，除油完毕后依次用热水和流动水对铝合金模具基体进行清洗。目的是为了充分洗干净、使表面上无水珠，只有连续的水膜，否则会影响基体与镀层的结合力和镀层的光滑，避免造成废品。
将预处理后的铝合金模具基体放入装有电镀液的镀槽预镀底层，然后对预镀底层后的铝合金模具基体上砂、增厚。
优选地，电镀液中含有200g/l的硫酸镍、35-65g/l的氯化镍、0.5g/l的防针孔剂和30-50g/l的硼酸。其中硫酸镍是电镀液中的主盐金属镍离子的来源，能在电镀过程中，提供镍离子。硫酸镍含量过高，带出量加大，损失大，不经济，量过低，容易形成针孔、烧焦镀层，电流效率下降，因此优选硫酸镍的含量为200g/l。氯化镍作为阳极活化剂，提供氯离子促进阳极溶解，还能提供部分镍离子作为电镀的金属离子，同时提高到导电性和分散性。氯化镍含量过高可能使阳极过度溶解，产生镍渣；含量过低，溶解变慢，增加主盐的用量，增加电镀成本，因此氯化镍的含量优选为35-65g/l。防针孔剂可以降低镀液的表面张力并润湿镀件表面，使镀层均匀，还能防止镀层产生针孔。防针孔剂优选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中至少一种。经发明人试验在本发明中选用0.5g/l的防针孔剂效果最好。硼酸作为缓冲剂起稳定镀液ph值的作用，优选硼酸含量为30-50g/l，电镀液的ph值优选为4.5-5.5。
预镀底层按照以下方式进行：将镍板接阳极，基体接阴极，采用1.4a/dm2-2a/dm2的电流施镀1-2min，然后恢复到0.8a/dm2-1a/dm2的电流施镀10-20min。目的是为了使金刚石磨料能够更好的粘附在基体上。电镀在40-50℃的温度条件下进行。
上砂可采用落砂法，例如：将金刚石微粒撒入电镀液中搅拌使其悬浮，然后将以1.8a/dm2-2a/dm2的电流镀2-10min。其特点是上砂时金刚石微粒在镀液中呈分散悬浮状态，靠重力逐步沉降在基体表面上，随金属的电沉积而获初步的固结。优选地，采用磁力搅拌器进行搅拌。
上砂还可以采用埋砂法，例如：将铝合金模具基体埋入金刚石微粒中，在电镀液中以1a/dm2-1.2a/dm2的电流镀2-10min。特点是将砂子埋在基体周围而上砂。
在上砂完成后用纯净水进行洗砂，然后在2a/dm2-2.2a/dm2的电流条件下增厚镀8-10h，使金刚石微粒埋入镀层的2/3左右。
最后将制得的铝合金模具电镀金刚石工具进行后处理。
此方法简单，大大降低了模具基体的重量，同时铝合金磨具基体还可以回收再利用，具有重要的环保意义。
采用上述方法制得的铝合金模具电镀金刚石工具，其相比于现有的金刚石工具，重量大幅减轻，且切削效率高、成本低。同时在使用过程中，铝合金模具散热很快高温下不会伤害被加工产品，还能够使设备在使用的时候提高转速，从而提高效率。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
先将铝合金模具基体在抛光机上进行抛光，然后将抛光后的铝合金模具基体放在氢氧化钠和磷酸三钠的混合液中浸泡45min，浸泡完了之后依次采用热水、去离子水和热水对其进行清洗，接着将铝合金模具基体非工作面用塑料布缠绕、引入导线然后装入pvc夹具中，然后将装入夹具的基体进行电化学除油，然后依次用热水和流动水对铝合金模具基体进行清洗。接着将铝合金模具基体在100g/l的盐酸溶液中化学浸蚀2min，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为2％的稀硫酸溶液中，用10a/dm2的电流弱浸20s，然后将铝合金模具基体用去离子水洗。
在镀槽内配置电镀液，电镀液中含有：200g/l的硫酸镍、35g/l的氯化镍、0.5g/l的十二烷基硫酸钠和30g/l的硼酸，加热渡槽，使电镀液的温度约为40℃。
然后将铝合金模具基体放入镀槽预镀底层,在1.4a/dm2的电流下施镀2min，然后恢复到0.8a/dm2的电流施镀10min。然后将铝合金模具基体埋入金刚石微粒中，在电镀液中以1a/dm2的电流镀10min，然后用纯净水进行洗砂，然后在镀槽中在2a/dm2的电流条件下增厚镀10h。制得铝合金模具电镀金刚石工具，然后取出进行后处理。
实施例2
先将铝合金模具基体在抛光机上进行抛光，然后将抛光后的铝合金模具基体放在氢氧化钠和磷酸三钠的混合液中浸泡60min，浸泡完了之后依次采用热水、去离子和热水对其进行清洗，接着将铝合金模具基体非工作面用绝缘漆缠绕、引入导线然后装入pvc夹具中，然后将装入夹具的基体进行电化学除油，然后依次用热水和流动水对铝合金模具基体进行清洗。接着将铝合金模具基体在200g/l的盐酸溶液中化学浸蚀1min，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为3％的稀硫酸溶液中，用15a/dm2的电流弱浸25s，然后将铝合金模具基体用去离子水洗。
在镀槽内配置电镀液，电镀液中含有：200g/l的硫酸镍、65g/l的氯化镍、0.5g/l的十二烷基硫酸钠和50g/l的硼酸，加热渡槽，使电镀液的温度约为50℃。
然后将铝合金模具基体放入镀槽预镀底层,在2a/dm2的电流下施镀1min，然后恢复到1a/dm2的电流施镀10min。然后将铝合金模具基体埋入金刚石微粒中，在电镀液中以1.2a/dm2的电流镀2min，然后用纯净水进行洗砂，然后在镀槽中在2.2a/dm2的电流条件下增厚镀10h。制得铝合金模具电镀金刚石工具，然后取出进行后处理。
实施例3
先将铝合金模具基体在抛光机上进行抛光，然后将抛光后的铝合金模具基体放在氢氧化钠和磷酸三钠的混合液中浸泡45min，浸泡完了之后依次采用热水、去离子水和热水对其进行清洗，接着将铝合金模具基体非工作面用塑料布缠绕、引入导线然后装入pvc夹具中，然后将装入夹具的基体进行电化学除油，然后依次用热水和流动水对铝合金模具基体进行清洗。接着将铝合金模具基体在100g/l的盐酸溶液中化学浸蚀2min，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为2％的稀硫酸溶液中，用10a/dm2的电流弱浸20s，然后将铝合金模具基体用去离子水洗。
在镀槽内配置电镀液，电镀液中含有：200g/l的硫酸镍、40g/l的氯化镍、0.5g/l的十二烷基磺酸钠和40g/l的硼酸，加热渡槽，使电镀液的温度约为45℃。
然后将铝合金模具基体放入镀槽预镀底层,在1.4a/dm2的电流下施镀1min，然后恢复到0.8a/dm2的电流施镀10min。然后将金刚石微粒撒入电镀液中，开启磁力搅拌器搅拌使其悬浮中，在电镀液中以2a/dm2的电流镀2min，然后用纯净水进行洗砂，然后在镀槽中在2.2a/dm2的电流条件下增厚镀8h。制得铝合金模具电镀金刚石工具，然后取出进行后处理。
实施例4
先将铝合金模具基体在抛光机上进行抛光，然后将抛光后的铝合金模具基体放在氢氧化钠和磷酸三钠的混合液中浸泡50min，浸泡完了之后依次采用热水、去离子水和热水对其进行清洗，接着将铝合金模具基体非工作面用塑料布缠绕、引入导线然后装入pvc夹具中，然后将装入夹具的基体进行电化学除油，然后依次用热水和流动水对铝合金模具基体进行清洗。接着将铝合金模具基体在150g/l的盐酸溶液中化学浸蚀2min，然后将化学浸蚀后的铝合金模具基体在浓度为1.5％的稀硫酸溶液中，用13a/dm2的电流弱浸22s，然后将铝合金模具基体用去离子水洗。
在镀槽内配置电镀液，电镀液中含有：200g/l的硫酸镍、45g/l的氯化镍、0.3g/l的十二烷基硫酸钠、0.2g/l的十二烷基磺酸钠和50g/l的硼酸，加热渡槽，使电镀液的温度约为45℃。
然后将铝合金模具基体放入镀槽预镀底层,在1.8a/dm2的电流下施镀2min，然后恢复到0.9a/dm2的电流施镀8min。然后将金刚石微粒撒入电镀液中，开启磁力搅拌器搅拌使其悬浮中，在电镀液中以1.8a/dm2的电流镀10min，然后用纯净水进行洗砂，然后在镀槽中在2a/dm2的电流条件下增厚镀10h。制得铝合金模具电镀金刚石工具，然后取出进行后处理。
采用实施例1-4制得铝合金模具电镀金刚石工具，金刚石层牢固的镀在了铝合金模具上，相比于现有的金刚石工具，大大降低了模具基体的重量，使金刚石工具重量大幅减轻。同时在使用过程中，铝合金模具散热很快高温下不会伤害被加工产品，还能够使设备在使用的时候提高转速，从而提高效率。
综上所述，本发明实施例的铝合金模具电镀金刚石方法及制得的铝合金模具电镀金刚石工具，在镀前预处理时，对铝合金模具基体依次进行了化学浸蚀和电化学浸蚀，同时对盐酸和稀硫酸的浓度、电流密度进行了调整，不仅除去了铝合金基体表面的锈皮及氧化膜，同时还使铝合金磨具基体能够电镀金刚石，金刚石层能够牢固的镀在铝合金模具上，相比于现有的金刚石工具，大大降低了模具基体的重量。同时在使用过程中，铝合金模具散热很快高温下不会伤害被加工产品，还能够使设备在使用的时候提高转速，从而提高效率。在铝合金磨具基体上镀金刚石，不仅解决了磨具基体太重，影响切削效率这一根本性难题，同时铝合金基体还可回收，外观也美观，切削效率高，在机械加工行业未来大有前景。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。