CN104451804B - 难熔金属丝镀金的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种难熔金属丝镀金的加工工艺，采用设有放线轮、电镀槽、加热炉和收线轮的镀金装置，电镀液池中的电镀液流经石墨管中形成循环，构成电镀液呈循环通过的电镀槽，将缠绕在放线轮上的待电镀的难熔金属丝，依次从石墨管、加热炉，缠绕在收线轮上；石墨管接电源正极形成阳极，待电镀的难熔金属丝接电源负极，形成阴极，石墨管和待电镀的难熔金属丝通过电镀液构成闭合电路；收线轮转动，使待电镀的难熔金属丝以一定速度穿过电镀液形成表面镀金难熔金属丝；经镀金后难熔金属丝从加热炉通过进行加热，使镀金层与难熔金属丝基体紧密结合。本发明采用连续镀金方式，保证了难熔金属丝镀金层的厚度均匀、致密，得到高光洁度的黄金镀层。

Description

难熔金属丝镀金的加工工艺

技术领域

本发明属于金属表面处理工艺，具体涉及一种难熔金属丝镀金的加工工艺。

背景技术

难熔金属的熔点和强度极高，加上其良好的射线屏蔽功能，因此在高温、超高温领域有独特的使用价值，但是难熔金属在高温下易氧化,限制了难熔金属更广泛的开发和应用。为了提高难熔金属的抗氧化性能，扩大其应用范围，需要在难熔金属表面镀覆抗氧化性能和导电性能良好的金属来防止它的氧化，而黄金由于良好的延展性、抗氧化性以及导电性能为最佳材料。镀金后的难熔金属丝可极大改善丝材的电学特性，显著降低噪声，增强机械强度。可用来作为理想的抗腐蚀性电子发射材料、气象仪表材料，射线探测电极材料、快速复印及信息技术材料等。

目前，难熔金属丝的镀金工艺是一个矩形电镀槽内盛装电镀液，将难熔金属丝放置在电镀槽内，通过放置一段时间后将其晾干，从而实现难熔金属丝的镀金，由于电镀槽呈矩形，电镀液中的金离子分布不均，且难熔金属丝静置在电镀槽中，因此该工艺使难熔金属丝上覆盖的镀金层厚薄不均，表面粗糙，镀金后的难熔金属丝通过自然晾干，难熔金属丝与镀金层之间的结合差，导致镀金层易脱落；而且加工直径为0.025～0.15mm镀金的难熔金属丝，其镀金层的厚度仅为0.3～1.2μm，难熔金属丝的镀金层薄，使得难熔金属丝抗氧化性差。传统镀金工艺中的电镀液大多采用氰化物，金以KAu(SO3)2的形式加入氰化物，因此镀液稳定性较差，金离子容易被还原沉淀析出，阴极电流密度范围较窄，镀层中含有少量有害元素S，且氰化物本身为剧毒物质，对人类健康和自然环境均构成严重影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种难熔金属丝镀金的加工工艺，该加工工艺简单，加工的金属丝表面均匀、光洁度好，与基体结合力强，保证了镀金层厚度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：采用设有放线轮、电镀槽、加热炉和收线轮的镀金装置，电镀槽包括电镀液池和石墨管，在所述电镀液池中装有配制好的电镀液，电镀液池中的电镀液流经石墨管中形成循环，构成电镀液呈循环通过的电镀槽，石墨管两侧的端壁设有供难熔金属丝通过的过孔；其镀金步骤如下：

1)、将缠绕在放线轮上的待电镀的难熔金属丝一端引出，从石墨管的过孔穿过后，经加热炉，最后缠绕在收线轮上；

2)、将所述石墨管接电源正极形成阳极，将所述待电镀的难熔金属丝接电源负极，待电镀的难熔金属丝形成阴极，石墨管和待电镀的难熔金属丝通过电镀液构成闭合电路；

3)、收线轮转动，使待电镀的难熔金属丝以5～10m/min的速度从石墨管中的电镀液通过形成表面镀金难熔金属丝；

4)、经镀金后难熔金属丝从加热炉通过进行加热，使镀金层与难熔金属丝基体紧密结合。

所述电镀液采用浓氨水或者氢氧化钠调节PH值为8.5～9。

所述浓氨水指浓度为25-28％的氨水。

所述电源采用方波脉冲电流，占空比为0.5～0.8，频率为30～50HZ。

所述石墨管和待电镀的难熔金属丝通过电镀液构成的闭合电路的电流为5-30mA。

所述加热炉的加热温度为50～150℃。

镀金装置还包括第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮位于放线轮和电镀槽之间，所述第二导向轮位于电镀槽与加热炉之间，第一或第二导向轮上设有阴极接线柱，待电镀的难熔金属丝通过阴极接线柱与电源负极连接，将待电镀的难熔金属丝从放线轮引出，依次经过第一导向轮，电镀槽，第二导向轮，加热炉，最后缠绕在收线轮上。

所述石墨管的两端用绝缘堵头密封，两绝缘堵头的圆心设有供难熔金属丝穿过的过孔。

所述石墨管的上端设有阳极接线柱，石墨管通过阳极接线柱与电源正极连接。

本发明的有益效果：

1、本发明的生产工艺较简单，采用石墨管、电镀液池构成电镀液呈循环通过的电镀槽，石墨管保证了电镀液池中的金离子分布均匀，难熔金属丝每个方向均与阳极电极等距，电镀液在电镀液池与石墨管之间自下而上进行循环，待镀难熔金属丝经石墨管的过孔，以5～10m/min的速度从左向右运动，此时石墨管内电镀液流动方向与待镀难熔金属丝的运动方向相反，防止镀层部分堆积，采用连续镀金方式，保证了难熔金属丝镀金层的厚度均匀、致密，得到高光洁度的黄金镀层，镀层厚度约2～4μm，更加致密、均匀，难熔金属丝抗氧化性能也得到显著提高。同时由于镀金液以向外抽的方式在石墨管内循环，造成石墨管内部负压，从而有效减少或抑制电镀液从石墨管两侧的过孔流出。因此本发明扩大了难熔金属丝的应用范围，特别是难熔金属丝材在高能射线等特殊领域的应用。

2、本发明镀金后的难熔金属丝经过加热炉进行高温加热，既增加了难熔金属丝镀层表面光洁性，又增强了镀层与难熔金属丝基体的结合力，表面光洁度更好。

3、本发明采用的电镀设备还包括第一导向轮和第二导向轮，第一导向轮或第二导向轮上设有阴极接线柱，难熔金属丝通过第一导向轮或第二导向轮与电源负极相连，放线略低于第一导向轮，通过第一导向轮和第二导向轮对难熔金属丝进行导向、支撑、拉直，提高了难熔金属丝的镀金效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明电镀槽的部分剖视图；

图3为本发明放线轮上设置张力调节装置的结构示意图；

图4为本发明第一导向轮上设置阴极接线柱的结构示意图；

图5为本发明第一导向轮与阴极接线柱的侧视图；

图6为本发明所述电镀液电镀的难熔金属的机械性能；

图7为本发明镀层厚度的图示；

图8为本发明镀层表面分布的图示；

图9为本发明镀层弯折表面无；

图10为本发明镀层表面酸腐蚀后的图示。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。

参见图1至图10所示，一种难熔金属丝镀金的加工工艺，该加工工艺采用包括有电镀液池1、石墨管2、自吸泵3、放线轮6、收线轮8、加热炉9、第一导向轮10、第二导向轮11和张力调节装置12的镀金装置，在所述电镀液池1中装有配制好的电镀液，所述电镀液采用浓氨水或者氢氧化钠调节PH值为8.5～9，所述浓氨水指浓度为25-28％的氨水。电镀液池1中的电镀液通过自吸泵3吸入石墨管2中形成循环，构成电镀液呈循环通过的电镀槽4，所述石墨管2两侧的端壁设有供难熔金属丝通过的过孔2-11。

在电镀前先对待电镀的难熔金属丝进行电解抛光清洗，抛光后的难熔金属丝缠绕在放线轮1上，待电镀的难熔金属丝经过电解抛光处理后表面更光滑，无石墨乳等润滑剂，使镀金层更容易覆盖在待电镀的难熔金属丝上。其镀金步骤如下：

1)、将缠绕在放线轮1上的待电镀的难熔金属丝13一端引出，依次经第一导向轮10，电镀槽4的石墨管2，第二导向轮11，加热炉9，最后缠绕在收线轮8上，待电镀的难熔金属丝支撑在第一导向轮10和第二导向轮11上，通过第一、第二导向轮10、11以及张力调节装置12对引出的待电镀的难熔金属丝13有拉直的作用，保证了待电镀的难熔金属丝表面均覆盖有镀金层。

2)、将所述石墨管2的阳极接线柱2-1接电源正极形成阳极，将所述待电镀的难熔金属丝通过第一导向轮10的阴极接线柱15接电源负极，待电镀的难熔金属丝13形成阴极，石墨管2和待电镀的难熔金属丝13通过电镀液构成闭合电路，闭合电路的电流为5-30mA，以电流为10-20mA的电流为最佳实施例，闭合电路的电流大小与电镀液中金离子的流动速度相关，该电流保证了电镀的难熔金属丝13的镀金层厚度和致密性；所述电源采用方波脉冲电流，占空比为0.5～0.8，频率为30～50HZ。

3)、收线轮8转动，使待电镀的难熔金属丝以5～10m/min的速度从电镀槽4中的电镀液通过，形成镀金难熔金属丝，难熔金属丝的速度为6m/min为最佳实施例，镀金层的厚度与难熔金属丝的运行速度有关，速度越快镀金层的厚度越薄；电镀液通过自吸泵3在电镀液池1与石墨管2之间自下而上进行循环，当收线轮8拉动待电镀的难熔金属丝从石墨管2的左侧向右运动时，此时石墨管2内电镀液流动方向与待镀难熔金属丝的运动方向相反，防止镀层部分堆积，采用连续镀金方式，保证了难熔金属丝镀金层的厚度均匀、致密，得到高光洁度的黄金镀层。

4)、经镀金后难熔金属丝从加热炉9通过进行加热，加热温度为50～150℃，以加热温度为100℃为最佳实施例，使镀金层与难熔金属丝基体结合更紧密，而且增加了难熔金属丝镀层表面光洁性。

连续镀金结束后对难熔金属丝表面镀金层分布均匀性、丝径以及镀层结合力进行检测，剪去难熔金属丝头尾等镀金效果较差部分；然后将经检验合格的难熔金属丝进行真空包装。

所述镀金装置的具体结构如下：

镀金装置包括电镀液池1、石墨管2、自吸泵3、放线轮6、收线轮8、加热炉9、第一导向轮10、第二导向轮11，所述电镀液池1上端设有盖板1-1和挡板1-2，所述挡板1-2设置在盖板1-1的四周构成电镀液收集槽，所述盖板1-1上设有进液孔、出液孔及导流槽1-3，所述电镀液池1采用有机玻璃制成，电镀液池1内盛装有配置好的电镀液，所述导流槽1-3与电镀液池1相通。

所述电镀液池1的盖板1-1上方通过托架14安装圆筒形的石墨管2，石墨管2是高纯石墨管，石墨管2的轴向水平，所述石墨管2的两端用绝缘堵头2-1密封，绝缘堵头2-1通过螺纹配合安装在石墨管2上，两绝缘堵头2-1的圆心设有供难熔金属丝13穿过的过孔2-11，待电镀的难熔金属丝13与石墨管2轴心重合，保证了电镀液中金属丝各方向电流密度相同，金离子分布均匀，从而保证了镀金层的均匀性。石墨管2上设有进液管2-2，所述进液管2-2可以设置在石墨管2的上端或下端，进液管2-2设置在石墨管2的下端为最佳实施例，进液管2-2延伸进电镀液池1中，所述进液管2-2通过盖板1-1上的出液孔伸入电镀液池1内；石墨管2的上端设有出液管2-3，出液管2-3上设有自吸泵3，自吸泵3放置在电镀液池1的盖板1-1上，出液管2-3通过盖板1-1上的进液孔延伸进电镀液池1电镀液面以上，在所述电镀液池1中装有配制好的电镀液，启动自吸泵3，电镀液池1中的电镀液经进液管2-2抽入石墨管2中，再经过自吸泵3和出液管2-3流进电镀液池1中，使电镀液在电镀液池1和石墨管2之间进行循环，构成电镀液呈循环通过的电镀槽4；通过自吸泵3将电镀液从石墨管2中抽出造成石墨管2内部负压，避免了电镀液从过孔2-11中流出。所述石墨管2的进液管2-2上设有调节阀2-5，通过调节阀2-5控制进入石墨管2中电镀液的流量大小；所述石墨管2上设有阳极接线柱2-4。所述两密封堵头2-1的过孔2-11均为内大外小的锥形孔，石墨管内负压更加显著，可以有效减少电镀液从石墨管两侧的穿丝孔流出，绝缘堵头的过孔3-1流出的少量电镀液经导流槽1-3收集。

放线轮支架5设置在电镀槽4的前方，放线轮6可转动地安装在放线轮支架5上，放线轮支架5上用于拉紧难熔金属丝的张力调节装置12，所述张力调节装置12包括轴套12-1、支撑轴12-2、第一紧固螺母12-3、第二紧固螺母12-4、张紧弹簧12-5、第一金属垫片12-6、第二金属垫片12-7、放线轮垫片12-8、橡胶垫片12-9和紧固螺丝12-10，所述轴套12-1横向固定在放线轮支架5上，支撑轴12-2安装在轴套12-1中，两端延伸出轴套12-1，支撑轴12-2的一端套设有放线轮6和第一紧固螺母12-3，所述第一紧固螺母12-3用于抵紧放线轮，支撑轴12-2的另一端依次套设有第一金属垫片12-6、张紧弹簧12-5、第二金属垫片12-7、第二紧固螺母12-4，第二紧固螺母12-4通过紧固螺丝12-10固定在支撑轴上12-2，所述张紧弹簧12-5一端抵在第一金属垫片12-6上，另一端抵在第二金属垫片12-7上。所述放线轮6的两侧设有放线轮垫片12-8，所述第一金属垫片12-6与轴套12-1之间设有橡胶垫片12-9，通过张紧弹簧抵紧放线轮，拉直待镀难熔金属丝。

所述收线轮支架7设置在电镀槽4的后方，收线轮8可转动地安装在收线轮支架7上，通过收线轮8不停的转动带动难熔金属丝13运动，由于镀金液以向外抽的方式在石墨管内循环，造成石墨管内部负压，使石墨管内负压更加显著，从而有效地减少或抑制电镀液从石墨管两侧的过孔2-11流出。

收线轮支架7与电镀槽4之间设有一加热炉9，镀金后的难熔金属丝13经过加热炉9加热烘干后，使镀金层与难熔金属丝基体结合更紧密，增加了难熔金属丝13镀层表面光洁性。

电镀槽4与放线轮支架5之间设有第一导向轮支架10-1，第一导向轮10可转动的安装在第一导向轮支架10-1上，电镀槽4与加热炉9之间设有第二导向轮支架，第二导向轮11可转动的安装在第二导向轮支架上，第一或第二导向轮上设有阴极接线柱15，本实施例在第一导向轮上设置阴极接线柱15，所述第一导向轮支架10-1通过导套和锁紧螺母安装有横向设置的丝杆10-2，所述丝杆10-2的一端设有外螺纹，所述第一导向轮10通过轴承10-3安装在丝杆10-2的螺纹端，止落套10-4通过螺栓10-5安装在丝杆10-2的端部，通过止落套10-4抵紧轴承10-3，防止第一导向轮10滑轮，阴极接线柱15通过两个紧固螺母10-6夹紧安装在丝杆10-2的螺纹端，且阴极接线柱15与紧固螺母10-6之间设有接线柱垫片10-7，阴极接线柱15的一端与第一导向轮10接触，另一端与电源负极相连；第一、第二导向轮10、11与电镀槽4的绝缘堵头2-1圆心的供难熔金属丝13穿过的过孔2-11位于同一水平直线上，收线轮8与电极的转轴相连，通过电机带动收线轮8转动，带动待电镀的难熔金属丝13以一定速度从石墨管内的电镀液中穿过，并将镀金后的难熔金属丝13缠绕到收线轮8上。

放线轮6低于第一导向轮10，保证丝材与导向轮10良好的接触，通过放线轮6的丝材张力调节装置12、第一、第二导向轮10、11以及收线装置对引出的待电镀的难熔金属丝有拉直的作用，保证了待电镀的难熔金属丝表面均覆盖有镀金层。

所述电镀液以配置1000ml电镀液为例，电镀液中各成分的重量组分为：氯化金10-30g，无水亚硫酸钠130～150g，柠檬酸钾80～110g，氯化钾90～120g，乙二胺四乙酸二钠5～10g，糖精钠0.5～1g制成，电镀液的制备方法如下:首先量取700-800ml去离子水至烧杯中并加热，保持配制电镀液过程中维持在40～60℃，先加入无水亚硝酸钠，搅拌溶解，再加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌溶解，搅拌同时再依次加入氯化钾、糖精钠和柠檬酸钾并溶解，此时溶液应透明无色，最后加入氯化金，搅拌溶解至金黄色液体，无沉淀，再边搅拌边添加去离子水至溶液达到1000ml，最后用浓氨水或氢氧化钠调节PH为8.5～9，所述浓氨水指浓度为25-28％的氨水。镀金液在使用过程中应保持温度在30～50℃。

三.实验

参见图6至图10所示：采用实施例电镀液，镀覆于难熔金属丝，获得难熔金属镀金丝，其测试结果如下：

1.镀金丝的机械性能

基体丝径φ0.05mm，最大拉力6.48N，抗拉强度3288MPa；镀金后丝径φ0.053-0.054mm，最大拉力6.48N，和基体丝材持平，由于丝材增粗，抗拉强度略有下降，但丝材延伸率明显增大，见表1和图6；

表1

2.镀金层的性能

放大3000倍在扫描电镜中测试，镀金层厚度：2～4μm，分布均匀(图7)，镀金层连续，无基体丝外露现象(图8)，用手两次弯折90度后拉直，放大400倍观察无起泡和破碎现象(图9)，在浓硝酸中浸泡30分钟，镀层无明显变化，外观无麻点，呈均匀黄金色(图10)。

表2镀金丝的电阻率

Claims (9)

1.一种难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：采用设有电镀槽（4）、放线轮（6）、收线轮（8）和加热炉（9）的镀金装置，电镀槽（4）包括电镀液池（1）和石墨管（2），在所述电镀液池（1）中装有配制好的电镀液，电镀液池（1）中的电镀液流经石墨管（2）中形成循环，构成电镀液呈循环通过的电镀槽（4），石墨管（2）两端用绝缘堵头2-1密封，绝缘堵头上设有供难熔金属丝通过的过孔（2-11）；其镀金步骤如下：

1）、将缠绕在放线轮（6）上的待电镀的难熔金属丝一端引出，从石墨管（2）的过孔穿过后，经加热炉（9），最后缠绕在收线轮（8）上；

2）、将所述石墨管（2）接电源正极形成阳极，将所述待电镀的难熔金属丝接电源负极，待电镀的难熔金属丝形成阴极，石墨管和待电镀的难熔金属丝通过电镀液构成闭合电路；

3）、收线轮（8）转动，使待电镀的难熔金属丝以5～10m/min的速度从石墨管（2）中的电镀液通过形成表面镀金难熔金属丝；

4）、经镀金后难熔金属丝从加热炉（9）通过进行加热，使镀金层与难熔金属丝基体紧密结合。

2.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述电镀液采用浓氨水或者氢氧化钠调节PH值为8.5～9。

3.根据权利要求2所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述浓氨水指浓度为25-28%的氨水。

4.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述电源采用方波脉冲电流，占空比为0.5～0.8，频率为30～50HZ。

5.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述石墨管和待电镀的难熔金属丝通过电镀液构成的闭合电路的电流为5-30mA。

6.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述加热炉（9）的加热温度为50～150℃。

7.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：镀金装置还包括第一导向轮（10）和第二导向轮（11），所述第一导向轮（10）位于放线轮（6）和电镀槽（4）之间，所述第二导向轮（11）位于电镀槽（4）与加热炉（9）之间，第一或第二导向轮上设有阴极接线柱（15），待电镀的难熔金属丝通过阴极接线柱（15）与电源负极连接，将待电镀的难熔金属丝从放线轮（6）引出，依次经过第一导向轮（10）、电镀槽（4）、第二导向轮（11）、加热炉（9）、最后缠绕在收线轮（8）上。

8.根据权利要求1所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述石墨管（2）的两端用绝缘堵头（2-1）密封，两绝缘堵头的圆心设有供难熔金属丝穿过的过孔（2-11）。

9.根据权利要求1或8所述的难熔金属丝镀金的加工工艺，其特征在于：所述石墨管（2）的上端设有阳极接线柱（2-4），石墨管（2）通过阳极接线柱（2-4）与电源正极连接。