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[摘要]金刚石滚轮型面轮廓复杂多样，厚度差异也很大。在实际电镀过程中，因内型腔榫齿、凹槽与直角等处电力线难以到达，在这些地方镀覆的电镀镍层较薄，形成“盲区”，很难达到要求的厚度，影响到使用寿命。作者就如何控制金刚石滚轮阴模内型腔镀层厚度的问题进行了试验研究，并将研究结论应用于生产实践，使阴模“盲区”部位鍍层厚度差的问题得到有效控制，取得良好应用效果。
[关键词]金刚石滚轮；盲区；镀层厚度
中图分类号：TD874+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0276-01
1.引言
金刚石滚轮是现代金刚石工具的重要一种。它能以一次切入的方式在砂轮上制造出复杂的成型面，提高生产效率。作为高精度的砂轮修整工具，金刚石滚轮在航空发动机叶片的加工中起着相当关键的作用。作为工装厂的核心产品之一，我们对金刚石滚轮成本控制及质量改进等方面一直进行着不断的探索与实践。
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，其加工方法主要有三种：外镀法、内镀法、粉末冶金烧结法。我厂采用的是内镀法，也是所有方法中加工精度最高的一种。本文讨论的是金刚石滚轮载体阴模电镀加工过程中如何改善型腔镀层厚度不均匀的问题。
2.问题提出及问题分析
一般来说，金刚石滚轮阴模的加厚镀层所需厚度为3-4mm，电镀的周期一般达到4-6周。金刚石滚轮齿型轮廓的形状又是复杂多样的，厚度差异也很大，有的厚度达100mm，有的厚度仅为9 mm。
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。
有些特殊型面的金刚石滚轮在实际电镀过程中，因内型腔榫齿、凹槽与直角等处电力线难以到达，在这些地方镀覆的电镀镍层较薄，形成“盲区”，很难达到要求的加工厚度，造成金刚石滚轮在使用过程中镀层薄，金刚石包裹不牢、脱粒，并且耐冲击能力差，易断裂或脱，进而影响到滚轮使用寿命。
从生产实践结果来看，即使在与阴极距离完全相等的类似于平面形阴模上，电力线在镀层上的分布也是不均匀的，在阴模尖角和边缘上的镀层厚度明显大于平均厚度。形状复杂的阴模表面厚度偏差有时可达到5-7倍，其产生的原因是：
1）电镀时由于边缘效应，电力线在阴模的凸齿、边缘上集中，这些部位的电流分布较多，镀层厚度就大，而凹槽与直角部位电力线难以到达，电流分布较小，因而镀层厚度小。
2）凸凹度较大的阴模，其凸凹两处与阳极距离不同，彼此间欧姆电阻不同。外加电压一定时，近阴极与阳极间的电压值与远阴极与阳极间的电压值是相同的，近阴极的R电液（即电解液与阴极间的电阻）小，根据I=V/R，因而电流大，电镀层厚。远阴极的R电液大，因而电流小，电镀层薄。
3.问题的解决
针对以上分析，必须从改善阴极电流（即电力线）在阴模表面分布情况上着手，改进措施如下：
3.1型面简单，只有一个直角的阴模：
悬挂时，尽量将直角阴模放置于接近电镀槽底部，阳极钛篮筐位置不变，使电力线只能从阴模上部到达型面及直角端。其上悬挂柱状阳极，帮助直角部位镀覆。
3.2对于榫齿及大凹槽类滚轮采用悬挂辅助阳极、降低电流密度、大电流冲击等方式联合应用。
3.2.1使用象形阳极：悬挂辅助象形阳极，减低凹凸两处与阳极间距离差，使R近电液与R远电液之间的欧姆电阻差值减小，降低电流在凹凸两处分布不均匀化程度。
3.2.2采用冲击电流。阴模的电镀是在粘有金刚石的45#钢表面上进行的，倘若最初通电时，阴模上不能获得连续的镀层，则以后就更难使金属沉积在未镀上镀层的基体上。而阴模在入槽电镀之前还要经过烘干、冷却、上夹具等工序，阴模的表面状态不好。因此，我们在短时间内使用较大的阴极电流进行所谓的冲击，使阴模被镀面上瞬时镀上一层极薄的镀层金属，之后再以将电流降至正常值电镀。
3.2.3在允许使用电流密度范围内选用下限电流密度。镀镍电解液的阴极电流效率随电流密度的增大而增大，即被镀阴极上电流密度大的地方电流效率较高，电流密度小的地方电流效率较低，这样使阴模各处实际电流密度分布得更加不均，所以采用下限电流密度，即小电流密度来改善这种状况。
4.结束语
我们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。从实际加工结果看，针对金刚石滚轮阴模镀镍层“盲区”镀层薄采取的措施是正确可行的，采用改变悬挂方式、冲击电流、辅助阳极等措施能够使“盲区”镀层厚度增加，取得了一定成效，提高了产品质量。
[关键词]金刚石滚轮；盲区；镀层厚度
中图分类号：TD874+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0276-01
1.引言
金刚石滚轮是现代金刚石工具的重要一种。它能以一次切入的方式在砂轮上制造出复杂的成型面，提高生产效率。作为高精度的砂轮修整工具，金刚石滚轮在航空发动机叶片的加工中起着相当关键的作用。作为工装厂的核心产品之一，我们对金刚石滚轮成本控制及质量改进等方面一直进行着不断的探索与实践。
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，其加工方法主要有三种：外镀法、内镀法、粉末冶金烧结法。我厂采用的是内镀法，也是所有方法中加工精度最高的一种。本文讨论的是金刚石滚轮载体阴模电镀加工过程中如何改善型腔镀层厚度不均匀的问题。
2.问题提出及问题分析
一般来说，金刚石滚轮阴模的加厚镀层所需厚度为3-4mm，电镀的周期一般达到4-6周。金刚石滚轮齿型轮廓的形状又是复杂多样的，厚度差异也很大，有的厚度达100mm，有的厚度仅为9 mm。
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。
有些特殊型面的金刚石滚轮在实际电镀过程中，因内型腔榫齿、凹槽与直角等处电力线难以到达，在这些地方镀覆的电镀镍层较薄，形成“盲区”，很难达到要求的加工厚度，造成金刚石滚轮在使用过程中镀层薄，金刚石包裹不牢、脱粒，并且耐冲击能力差，易断裂或脱，进而影响到滚轮使用寿命。
从生产实践结果来看，即使在与阴极距离完全相等的类似于平面形阴模上，电力线在镀层上的分布也是不均匀的，在阴模尖角和边缘上的镀层厚度明显大于平均厚度。形状复杂的阴模表面厚度偏差有时可达到5-7倍，其产生的原因是：
1）电镀时由于边缘效应，电力线在阴模的凸齿、边缘上集中，这些部位的电流分布较多，镀层厚度就大，而凹槽与直角部位电力线难以到达，电流分布较小，因而镀层厚度小。
2）凸凹度较大的阴模，其凸凹两处与阳极距离不同，彼此间欧姆电阻不同。外加电压一定时，近阴极与阳极间的电压值与远阴极与阳极间的电压值是相同的，近阴极的R电液（即电解液与阴极间的电阻）小，根据I=V/R，因而电流大，电镀层厚。远阴极的R电液大，因而电流小，电镀层薄。
3.问题的解决
针对以上分析，必须从改善阴极电流（即电力线）在阴模表面分布情况上着手，改进措施如下：
3.1型面简单，只有一个直角的阴模：
悬挂时，尽量将直角阴模放置于接近电镀槽底部，阳极钛篮筐位置不变，使电力线只能从阴模上部到达型面及直角端。其上悬挂柱状阳极，帮助直角部位镀覆。
3.2对于榫齿及大凹槽类滚轮采用悬挂辅助阳极、降低电流密度、大电流冲击等方式联合应用。
3.2.1使用象形阳极：悬挂辅助象形阳极，减低凹凸两处与阳极间距离差，使R近电液与R远电液之间的欧姆电阻差值减小，降低电流在凹凸两处分布不均匀化程度。
3.2.2采用冲击电流。阴模的电镀是在粘有金刚石的45#钢表面上进行的，倘若最初通电时，阴模上不能获得连续的镀层，则以后就更难使金属沉积在未镀上镀层的基体上。而阴模在入槽电镀之前还要经过烘干、冷却、上夹具等工序，阴模的表面状态不好。因此，我们在短时间内使用较大的阴极电流进行所谓的冲击，使阴模被镀面上瞬时镀上一层极薄的镀层金属，之后再以将电流降至正常值电镀。
3.2.3在允许使用电流密度范围内选用下限电流密度。镀镍电解液的阴极电流效率随电流密度的增大而增大，即被镀阴极上电流密度大的地方电流效率较高，电流密度小的地方电流效率较低，这样使阴模各处实际电流密度分布得更加不均，所以采用下限电流密度，即小电流密度来改善这种状况。
4.结束语
我们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。从实际加工结果看，针对金刚石滚轮阴模镀镍层“盲区”镀层薄采取的措施是正确可行的，采用改变悬挂方式、冲击电流、辅助阳极等措施能够使“盲区”镀层厚度增加，取得了一定成效，提高了产品质量。