引言

金刚石滚轮是现代金刚石工具的重要一种，它能一次切入在砂轮上制造出复杂的成型面，大大提高生产效率。金刚石滚轮在军用 与民用产品的加工中，尤其是航空发动机榫齿叶片的加工中起着相当关键的作用。

1  问题提出及问题分析

金刚石滚轮通常是由一个或几个圆柱体、圆锥体、圆弧体组合而成的回转体，加工方法主要有三种：外镀法、内镀法、粉末冶金烧 结法。采用内镀法，其包含两个关键工序，一是样板刀的加工，保 证金刚石滚轮的型面尺寸精度；一是阴模的电镀，保证金刚石滚轮使用强度及寿命。

金刚石滚轮载体阴模镀层厚度通常为 3—4mm。由于金刚石滚轮的外型种类多，形状复杂，制造时采用的电沉积时间长，电镀周期一般达到 4—6周。其阴阳极悬挂方式如图 1所示：

从图 1可以看出，阴模的电镀方法属于内型腔电镀，镍阳极篮放在镀槽内阴模的两侧。电镀时电流主要是从镍阳极篮经加厚夹具上下两端面到达被镀内腔工作表面。

进行电镀必须具备二个条件：一是电镀液必须要有被镀金属的离子，二是要有直流电通过。在阴极不同部位所沉积金属量的多少 （即镀层的厚薄）决定于通过各部位电流的大小，对单位面积来说就是电流密度。通过某部位的电流愈大，镀出的金属就愈多，镀层也就愈厚，反之，通过某部位的电流愈小，镀出的金属就愈少，镀层也就 愈薄。现行工艺所采用的瓦特型电镀液，其缺点之一就是容易产生 边缘赘瘤，我们产品的加工方式也决定了阴模上下两端面边缘集中 的电力线将较多，边缘镍瘤很大，现将几种滚轮阴模边缘镍瘤生长情况示意如图 2：

（1）生产材料的浪费。从以上图可以看出，大量的贵重镍金属不仅是沉积于工作面镀层中，而是有一部分消耗在非工作表面及加厚夹具的上下两端面上，大量的镍金属作了无用功，白白浪费。

（2）工作面镀覆困难。金刚石滚轮的载体阴模电镀时电力线主要由长方体型镍阳极篮通过阴模上下两端面的内型腔空间到达被镀阴模表面。由于电镀的边缘效应，电力线容易在被镀工件的边缘 及尖角上集中，这些部位的电力线分布较多，镀层厚度就大，镍瘤长 得也大；而随着电镀时间的延长，镍瘤越长越大，越长越高，所吸引的电力线也就越来越多，同时也越发阻碍电力线的通过，使内腔均匀电镀困难，形成恶性循环。

2  问题的解决

从以上分析可以看出，边缘镍瘤的生长过大主要与该处电力线的分布过多有关。而电力线的过多则是受到传统加工方法的限制。要彻底解决这一问题，改善电力线在边缘的过于集中分布，必须改变传统阳极的悬挂方式，改变电力线到达工作面的途径。

计划采用的方案是：完全去掉镀槽两侧面的长方体型阳极篮，直接采用内腔柱状阳极电镀。

按照传统的电镀理论观点，镀镍的阴阳极之间距离应为 15-20厘米，阴阳极面积比为 2:1。金刚石滚轮阴模内型腔的尺寸一般为Ø150-Ø90，且型面复杂多样，被镀工作面面积相差很大；而内腔柱 状阳极受其内径尺寸制约，面积有限，往往小于被镀工作面的面积。阴阳极间的距离也远远小于 15-20厘米。

所以采用这种方案必须解决以下两点问题：即阴阳积面积比、阴阳极之间的距离。针对问题，制定如下解决措施：

（1）调整镀液。对镀液成份作改动，改变了硼酸及氯化钠的含量，使之能够适应镀液 PH 值的变化。

（2）设计镍阳极钛篮筐。根据不同种类的金刚石滚轮设计了不同尺寸规格如 Ø60X100、Ø50X100、Ø40X200的柱状阳极，分别进行实验。

（3） 镍阳极材料的选择。选取镍阳极材料规格为Ø20X20X10 Ø30X30X10镍块。

因金刚石滚轮阴模镍瘤的生长状态的不确定性，在此仅就两种典型的同一型号金刚石滚轮常规电镀法及用新电镀法电镀后的镀层状态做对比，如图 3所示：

从图 3可看出，采用这种加工方式，金刚石滚轮边缘镍瘤的生长状态得到一定控制。阴模边缘镀层的高度基本未超过绝缘夹具的厚度。这种加工方法电力线到达阴模边缘的路径是通过内腔的柱状阳极直接到达阴模的被镀工作面，并可根据阴模型状控制柱状阳极篮内镍板的数量,以此控制阴阳极面积之比。

这种加工方法优点如下：

（1）节约了生产材料。镍阳极大部分应用于工作面的电镀，仅有一少部分被镀覆在绝缘夹具上，节约了贵重金属镍，降低了生产成本。

（2）有助于工作面的镀覆。因改变了电力线到达阴模工作面的

路径，使电力线直接到达工作面上。

（3）避免了产品质量缺陷。因镍瘤的生长高度未超过绝缘夹具的厚度，钳卸夹具只需用金属锤轻轻敲击电镀夹具即可完成，提高工作效率。车去镍瘤时，因边缘镍瘤的高度差减小，车刀车削时不易 造成局部高点镀层的受力过大，因而也避免了局部工作面镀层的脱 落。

3  结束语

目前已经在生产实践中将这种内腔电镀法加以应用，并取得了良好的实际效果。当然，阴模电镀时阳极的悬挂方式不能一概而论。

例如有的阴模只能采用将其放置位置接近槽底的方法来电镀，而有 的阴模电镀时则不能将两侧的阳极篮去掉。在工作中要具体问题具体分析。