I takt med at produktionen er blevet mere avanceret, udvikler den hurtige udvikling inden for ren energi, halvleder- og fotovoltaisk industri sig hurtigt, og efterspørgslen efter diamantværktøj er stigende. Men kunstigt diamantpulver som det vigtigste råmateriale, og diamanter og matrixen har ikke den lette at holde, og hårdmetalværktøjets levetid er kort i starten. For at løse disse problemer anvender industrien generelt diamantpulverbelægning på metalmaterialer for at forbedre overfladeegenskaberne, øge holdbarheden og dermed forbedre værktøjets samlede kvalitet.
Diamantpulveroverfladebelægningsmetoden omfatter mere, herunder kemisk belægning, elektroplettering, magnetronsputteringbelægning, vakuumfordampningsbelægning, varmsprængningsreaktion osv., herunder kemisk belægning og belægning med moden proces, ensartet belægning, kan nøjagtigt kontrollere belægningens sammensætning og tykkelse, fordelene ved tilpasset belægning, er blevet industriens to mest almindeligt anvendte teknologier.
1. kemisk belægning
Kemisk diamantpulverbelægning går ud på at placere det behandlede diamantpulver i den kemiske belægningsopløsning og aflejre metalioner i belægningsopløsningen gennem virkningen af reduktionsmidlet i den kemiske belægningsopløsning, hvilket danner en tæt metalbelægning. I øjeblikket er den mest anvendte kemiske diamantbelægning kemisk nikkelbelægning-fosfor (Ni-P) binærlegering, normalt kaldet kemisk nikkelbelægning.
01 Sammensætning af kemisk forniklingsopløsning
Sammensætningen af den kemiske pletteringsopløsning har en afgørende indflydelse på den gnidningsløse proces, stabiliteten og belægningskvaliteten af den kemiske reaktion. Den indeholder normalt hovedsalt, reduktionsmiddel, kompleksdanner, buffer, stabilisator, accelerator, overfladeaktivt stof og andre komponenter. Forholdet mellem hver komponent skal omhyggeligt justeres for at opnå den bedste belægningseffekt.
1, hovedsalt: normalt nikkelsulfat, nikkelchlorid, nikkelaminosulfonsyre, nikkelcarbonat osv., dets hovedrolle er at levere nikkelkilde.
2. Reduktionsmiddel: Det leverer primært atomar hydrogen, reducerer Ni2+ i pletteringsopløsningen til Ni og aflejrer det på overfladen af diamantpartikler, hvilket er den vigtigste komponent i pletteringsopløsningen. I industrien anvendes natriumsekundært fosfat med stærk reduktionsevne, lave omkostninger og god pletteringsstabilitet primært som reduktionsmiddel. Reduktionssystemet kan opnå kemisk plettering ved lav temperatur og høj temperatur.
3, komplekst middel: Belægningsopløsningen kan udfælde nedbør, forbedre belægningsopløsningens stabilitet, forlænge belægningsopløsningens levetid, forbedre nikkelaflejringshastigheden, forbedre belægningslagets kvalitet, generelt anvende ravsyre, citronsyre, mælkesyre og andre organiske syrer og deres salte.
4. Andre komponenter: Stabilisatoren kan hæmme nedbrydningen af pletteringsopløsningen, men fordi den vil påvirke forekomsten af kemiske pletteringsreaktioner, kræver den moderat brug; bufferen kan producere H+ under den kemiske nikkelpletteringsreaktion for at sikre kontinuerlig pH-stabilitet; det overfladeaktive stof kan reducere belægningens porøsitet.
02 Den kemiske forniklingsproces
Kemisk plettering af natriumhypofosfatsystemer kræver, at matrixen har en vis katalytisk aktivitet, og selve diamantoverfladen har ikke et katalytisk aktivitetscenter, så den skal forbehandles før kemisk plettering af diamantpulver. Den traditionelle forbehandlingsmetode til kemisk plettering er oliefjernelse, grovkornsning, sensibilisering og aktivering.
(1) Fjernelse af olie, forgrovning: Fjernelse af olie har primært til formål at fjerne olie, pletter og andre organiske forurenende stoffer på overfladen af diamantpulveret for at sikre en tæt pasform og god ydeevne af den efterfølgende belægning. Forgrovningen kan danne nogle små huller og revner på diamantens overflade, hvilket øger diamantens overfladeruhed, hvilket ikke kun er befordrende for adsorptionen af metalioner på dette sted, letter den efterfølgende kemiske plettering og galvanisering, men også danner trin på diamantens overflade, hvilket giver gunstige betingelser for væksten af kemisk plettering eller galvanisering af metalaflejringslag.
Normalt anvendes NaOH og andre alkaliske opløsninger i oliefjerningstrinnet som oliefjerningsopløsning, og i forgrovningstrinnet anvendes salpetersyre og andre syreopløsninger som den rå kemiske opløsning til at ætse diamantoverfladen. Derudover bør disse to forbindelser anvendes med en ultralydsrensemaskine, hvilket bidrager til at forbedre effektiviteten af fjernelse og forgrovning af diamantpulver, spare tid i oliefjernings- og forgrovningsprocessen og sikre effekten af oliefjerning og forgrovning.
(2) Sensibilisering og aktivering: Sensibiliserings- og aktiveringsprocessen er det mest kritiske trin i hele den kemiske pletteringsprocessen, som er direkte relateret til, om den kemiske plettering kan udføres. Sensibilisering er at adsorbere let oxiderende stoffer på overfladen af diamantpulver, som ikke har autokatalytisk evne. Aktiveringen er at adsorbere oxidationen af hypofosforsyre og katalytisk aktive metalioner (såsom metalpalladium) på reduktionen af nikkelpartikler for at accelerere aflejringshastigheden af belægningen på overfladen af diamantpulver.
Generelt er sensibiliserings- og aktiveringsbehandlingstiden for kort, dannelsen af palladiumpunkter på diamantoverfladen af metal er mindre, adsorptionen af belægningen er utilstrækkelig, belægningslaget falder let af, eller det er vanskeligt at danne en komplet belægning, og behandlingstiden er for lang, hvilket vil forårsage spild af palladiumpunkter. Derfor er det bedste tidspunkt for sensibiliserings- og aktiveringsbehandling 20~30 minutter.
(3) Kemisk nikkelbelægning: Den kemiske nikkelbelægningsproces påvirkes ikke kun af belægningsopløsningens sammensætning, men også af belægningsopløsningens temperatur og pH-værdi. Traditionel kemisk nikkelbelægning ved høj temperatur er den generelle temperatur på 80-85 ℃. Over 85 ℃ er det let at forårsage nedbrydning af belægningsopløsningen, og jo lavere temperaturer der er end 85 ℃, desto hurtigere er reaktionshastigheden. Med stigende pH-værdi vil belægningsaflejringshastigheden stige, men pH-værdien vil også forårsage dannelse af nikkelsaltsediment, hvilket hæmmer den kemiske reaktionshastighed. Derfor kan man i processen med kemisk nikkelbelægning kontrollere den kemiske belægningsaflejringshastighed, belægningstætheden, belægningskorrosionsbestandigheden, belægningstæthedsmetoden og diamantpulverbelægningen for at imødekomme den industrielle udviklings efterspørgsel.
Derudover kan en enkelt belægning muligvis ikke opnå den ideelle belægningstykkelse, og der kan være bobler, små huller og andre defekter, så flere belægninger kan anvendes for at forbedre belægningens kvalitet og øge spredningen af det belagte diamantpulver.
2. elektrofornikling
På grund af tilstedeværelsen af fosfor i belægningslaget efter kemisk diamantfornikling fører det til dårlig elektrisk ledningsevne, hvilket påvirker sandpåføringsprocessen i diamantværktøjet (processen med at fiksere diamantpartiklerne på matrixoverfladen), så belægningslaget uden fosfor kan bruges til fornikling. Den specifikke operation er at placere diamantpulveret i belægningsopløsningen, der indeholder nikkelioner. Diamantpartiklerne kommer i kontakt med den negative effektelektrode i katoden. Nikkelmetalblokken nedsænkes i belægningsopløsningen og forbindes med den positive effektelektrode for at blive anoden. Gennem den elektrolytiske virkning reduceres de frie nikkelioner i belægningsopløsningen til atomer på diamantoverfladen, og atomerne vokser ind i belægningen.
01 Sammensætning af pletteringsopløsningen
Ligesom den kemiske pletteringsopløsning leverer elektropletteringsopløsningen primært de nødvendige metalioner til elektropletteringsprocessen og styrer nikkelaflejringsprocessen for at opnå den nødvendige metalbelægning. Hovedkomponenterne omfatter hovedsalt, anodeaktivt stof, buffermiddel, tilsætningsstoffer og så videre.
(1) Hovedsalt: Brug primært nikkelsulfat, nikkelaminosulfonat osv. Generelt gælder det, at jo højere hovedsaltkoncentrationen er, desto hurtigere diffusion i pletteringsopløsningen, desto højere strømeffektivitet og metalaflejringshastighed, men belægningskornene bliver grovere, og jo lavere hovedsaltkoncentrationen er, desto dårligere bliver belægningens ledningsevne og dermed vanskeligere at kontrollere.
(2) Anodeaktivt stof: Da anoden er let at passivere og har dårlig ledningsevne, hvilket påvirker strømfordelingens ensartethed, er det nødvendigt at tilsætte nikkelchlorid, natriumchlorid og andre stoffer som anodisk aktivator for at fremme anodeaktivering og forbedre anodepassiveringens strømtæthed.
(3) Buffermiddel: Ligesom den kemiske pletteringsopløsning kan buffermidlet opretholde den relative stabilitet af pletteringsopløsningen og katodens pH-værdi, så den kan svinge inden for det tilladte område for galvaniseringsprocessen. Almindelige buffermidler indeholder borsyre, eddikesyre, natriumbicarbonat og så videre.
(4) Andre tilsætningsstoffer: I henhold til belægningens krav tilsættes den rette mængde lysmiddel, udjævningsmiddel, befugtningsmiddel og diverse tilsætningsstoffer for at forbedre belægningens kvalitet.
02 Diamantelektrobelagt nikkelstrøm
1. Forbehandling før plettering: Diamanter er ofte ikke ledende og skal pletteres med et lag metal gennem andre belægningsprocesser. Kemisk pletteringsmetode bruges ofte til at forplettere et metallag og fortykke det, så kvaliteten af den kemiske belægning vil påvirke pletteringslagets kvalitet i et vist omfang. Generelt har fosforindholdet i belægningen efter kemisk plettering stor indflydelse på belægningens kvalitet, og belægninger med højt fosforindhold har relativt bedre korrosionsbestandighed i sure miljøer, belægningsoverfladen har mere svulst, stor overfladeruhed og ingen magnetiske egenskaber; belægninger med mellemt fosforindhold har både korrosionsbestandighed og slidstyrke; belægninger med lavt fosforindhold har relativt bedre ledningsevne.
Derudover gælder det, at jo mindre partikelstørrelsen på diamantpulveret er, desto større er det specifikke overfladeareal. Ved belægning vil det let flyde i pletteringsopløsningen, hvilket vil forårsage lækage, plettering og fænomenet med løse lag af belægningen. Før plettering er det nødvendigt at kontrollere fosforindholdet og belægningskvaliteten samt kontrollere diamantpulverets ledningsevne og densitet for at forbedre pulverets letflydende form.
2, nikkelbelægning: I øjeblikket anvender diamantpulverbelægning ofte rullebelægningsmetoden, dvs. den rette mængde elektropletteringsopløsning tilsættes i aftapningen. En vis mængde kunstigt diamantpulver i elektropletteringsopløsningen driver diamantpulveret i aftapningen til rulle ved hjælp af flaskens rotation. Samtidig forbindes den positive elektrode med nikkelblokken, og den negative elektrode forbindes med det kunstige diamantpulver. Under påvirkning af det elektriske felt danner de frie nikkelioner i pletteringsopløsningen metallisk nikkel på overfladen af det kunstige diamantpulver. Denne metode har dog problemer med lav belægningseffektivitet og ujævn belægning, så rotationselektrodemetoden opstod.
Rotationselektrodemetoden er at rotere katoden i diamantpulverbelægning. Denne metode kan øge kontaktarealet mellem elektroden og diamantpartiklerne, øge den ensartede ledningsevne mellem partiklerne, forbedre den ujævne belægningsfænomen og forbedre produktionseffektiviteten af diamantnikkelbelægning.
kort opsummering
Som det primære råmateriale i diamantværktøj er overflademodifikation af diamantmikropulver et vigtigt middel til at forbedre matrixkontrolkraften og værktøjets levetid. For at forbedre sandbelastningshastigheden i diamantværktøjer kan et lag af nikkel og fosfor normalt belægges på overfladen af diamantmikropulveret for at opnå en vis ledningsevne, og derefter fortykkes belægningslaget ved nikkelbelægning for at forbedre ledningsevnen. Det skal dog bemærkes, at selve diamantoverfladen ikke har et katalytisk aktivt center, så den skal forbehandles før kemisk belægning.
referencedokumentation:
Liu Han. Undersøgelse af overfladebelægningsteknologi og kvaliteten af kunstig diamantmikropulver [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Yang Biao, Yang Jun og Yuan Guangsheng. Undersøgelse af forbehandlingsprocessen for diamantoverfladebelægning [J]. Standardisering af rum/rum.
Li Jinghua. Forskning i overflademodifikation og anvendelse af kunstig diamantmikropulver anvendt til wiresave [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei m.fl. Kemisk forniklingsproces af kunstig diamantoverflade [J]. Journal of IOL.
Denne artikel er genoptrykt i superhard material network
Opslagstidspunkt: 13. marts 2025
