Med den raske utviklingen innen produksjon til high-end, og innen ren energi, halvleder- og fotovoltaisk industri, øker etterspørselen etter diamantverktøy med høy effektivitet og presisjonsbehandlingsevne. Men kunstig diamantpulver som det viktigste råmaterialet, og diamantens matriseholdkraft er ikke sterk, og den tidlige levetiden til karbidverktøy er kort. For å løse disse problemene bruker industrien vanligvis diamantpulveroverflatebelegg med metallmaterialer for å forbedre overflateegenskapene, øke holdbarheten og dermed forbedre verktøyets generelle kvalitet.
Diamantpulveroverflatebeleggmetoden inkluderer mer, inkludert kjemisk plating, galvanisering, magnetronsputtering, vakuumfordampning, varm eksplosjonsreaksjon, etc., inkludert kjemisk plating og plating med moden prosess, jevnt belegg, kan nøyaktig kontrollere beleggets sammensetning og tykkelse, fordelene med tilpasset belegg, har blitt bransjens to mest brukte teknologier.
1. kjemisk plating
Kjemisk diamantbelegg går ut på å legge det behandlede diamantpulveret i den kjemiske beleggløsningen, og avsette metallioner i beleggløsningen gjennom reduksjonsmiddelet i den kjemiske beleggløsningen, slik at det dannes et tett metallbelegg. For tiden er den mest brukte kjemiske diamantbeleggingen kjemisk nikkelbelegg-fosfor (Ni-P) binærlegering, vanligvis kalt kjemisk nikkelbelegg.
01 Sammensetning av kjemisk nikkelbeleggløsning
Sammensetningen av kjemisk platingløsning har en avgjørende innflytelse på den jevne forløpet, stabiliteten og beleggkvaliteten til den kjemiske reaksjonen. Den inneholder vanligvis hovedsalt, reduksjonsmiddel, kompleksdanner, buffer, stabilisator, akselerator, overflateaktivt middel og andre komponenter. Forholdet mellom hver komponent må justeres nøye for å oppnå best mulig beleggeffekt.
1, hovedsalt: vanligvis nikkelsulfat, nikkelklorid, nikkelaminosulfonsyre, nikkelkarbonat, etc., hovedrollen er å gi en nikkelkilde.
2. Reduksjonsmiddel: Det gir hovedsakelig atomært hydrogen, reduserer Ni2+ i plateringsløsningen til Ni og avsetter det på overflaten av diamantpartiklene, som er den viktigste komponenten i plateringsløsningen. I industrien brukes natriumsekundærfosfat med sterk reduksjonsevne, lav kostnad og god platingsstabilitet hovedsakelig som reduksjonsmiddel. Reduksjonssystemet kan oppnå kjemisk plating ved lav temperatur og høy temperatur.
3, kompleksmiddel: beleggløsningen kan utfelle nedbør, forbedre stabiliteten til beleggløsningen, forlenge levetiden til platingløsningen, forbedre avsetningshastigheten til nikkel, forbedre kvaliteten på belegglaget, vanligvis bruker ravsyre, sitronsyre, melkesyre og andre organiske syrer og deres salter.
4. Andre komponenter: Stabilisatoren kan hemme nedbrytningen av platingløsningen, men fordi den vil påvirke forekomsten av kjemisk platingreaksjon, krever moderat bruk; bufferen kan produsere H+ under den kjemiske nikkelpletteringsreaksjonen for å sikre kontinuerlig pH-stabilitet; det overflateaktive stoffet kan redusere beleggsporøsiteten.
02 Den kjemiske forniklingsprosessen
Kjemisk plettering av natriumhypofosfatsystemer krever at matrisen har en viss katalytisk aktivitet, og selve diamantoverflaten har ikke et katalytisk aktivitetssenter, så den må forbehandles før kjemisk plettering av diamantpulver. Den tradisjonelle forbehandlingsmetoden for kjemisk plettering er oljefjerning, grovgjøring, sensibilisering og aktivering.
(1) Oljefjerning, grovkorning: Oljefjerning er hovedsakelig for å fjerne olje, flekker og andre organiske forurensninger på overflaten av diamantpulveret, for å sikre tett passform og god ytelse for det påfølgende belegget. Grovkorning kan danne noen små groper og sprekker på overflaten av diamanten, noe som øker overflateruheten til diamanten, noe som ikke bare bidrar til adsorpsjon av metallioner på dette stedet, letter den påfølgende kjemiske pletteringen og galvaniseringen, men også danner trinn på overflaten av diamanten, noe som gir gunstige forhold for vekst av kjemisk plettering eller galvanisering av metallavsetningslag.
Vanligvis brukes NaOH og andre alkaliske løsninger som oljefjerningsløsning i oljefjerningstrinnet, og salpetersyre og andre syreløsninger brukes som rå kjemisk løsning for å etse diamantoverflaten. I tillegg bør disse to koblingene brukes med en ultralydrengjøringsmaskin, noe som bidrar til å forbedre effektiviteten av fjerning og forgroving av diamantpulverolje, spare tid i oljefjernings- og forgrovingsprosessen, og sikre effekten av oljefjerning og grovkorn.
(2) Sensibilisering og aktivering: Sensibiliserings- og aktiveringsprosessen er det viktigste trinnet i hele den kjemiske platingprosessen, som er direkte relatert til hvorvidt den kjemiske plating kan utføres. Sensibilisering er å adsorbere lett oksiderbare stoffer på overflaten av diamantpulver som ikke har autokatalytisk evne. Aktiveringen er å adsorbere oksidasjonen av hypofosforsyre og katalytisk aktive metallioner (som metallpalladium) på reduksjonen av nikkelpartikler, for å akselerere avsetningshastigheten av belegget på overflaten av diamantpulveret.
Generelt sett er behandlingstiden for sensibilisering og aktivering for kort, dannelsen av palladiumpunkter på diamantoverflaten av metallet er mindre, adsorpsjonen av belegget er utilstrekkelig, belegglaget faller lett av eller det er vanskelig å danne et komplett belegg, og behandlingstiden er for lang, noe som vil føre til svinn av palladiumpunkter. Derfor er den beste tiden for sensibilisering og aktivering 20–30 minutter.
(3) Kjemisk nikkelbelegg: Den kjemiske nikkelbeleggingsprosessen påvirkes ikke bare av sammensetningen av beleggløsningen, men også av beleggløsningens temperatur og pH-verdi. Tradisjonell kjemisk nikkelbelegging ved høy temperatur, en generell temperatur på 80–85 ℃, over 85 ℃ er det lett å forårsake nedbrytning av beleggløsningen, og jo lavere temperaturer enn 85 ℃, desto raskere er reaksjonshastigheten. Når pH-verdien øker, vil beleggavsetningshastigheten øke, men pH-verdien vil også føre til at dannelsen av nikkelsaltsediment hemmer den kjemiske reaksjonshastigheten. Derfor, i prosessen med kjemisk nikkelbelegging, kan man ved å optimalisere sammensetningen og forholdet mellom den kjemiske beleggløsningen, samt betingelsene for den kjemiske beleggprosessen, kontrollere avsetningshastigheten for det kjemiske belegget, beleggtettheten, beleggets korrosjonsbestandighet, beleggtetthetsmetoden og belegg av diamantpulveret for å møte behovene til industriell utvikling.
I tillegg kan det hende at et enkelt belegg ikke oppnår den ideelle beleggtykkelsen, og det kan være bobler, nålehull og andre defekter, så flere belegg kan tas for å forbedre beleggets kvalitet og øke spredningen av det belagte diamantpulveret.
2. elektrofornikling
På grunn av tilstedeværelsen av fosfor i belegglaget etter kjemisk diamantfornikling, fører det til dårlig elektrisk ledningsevne, noe som påvirker sandbelastningsprosessen til diamantverktøyet (prosessen med å fikse diamantpartiklene på matriseoverflaten), slik at platinglaget uten fosfor kan brukes til fornikling. Den spesifikke operasjonen er å plassere diamantpulveret i beleggløsningen som inneholder nikkelioner. Diamantpartiklene kommer i kontakt med den negative effektelektroden i katoden. Nikkelmetallblokken dyppes ned i platingløsningen og kobles til den positive effektelektroden for å bli anoden. Gjennom elektrolytisk virkning reduseres de frie nikkelionene i beleggløsningen til atomer på diamantoverflaten, og atomene vokser inn i belegget.
01 Sammensetningen av platingløsningen
I likhet med den kjemiske platingløsningen, gir elektropletteringsløsningen hovedsakelig de nødvendige metallionene for elektropletteringsprosessen, og kontrollerer nikkelavsetningsprosessen for å oppnå det nødvendige metallbelegget. Hovedkomponentene inkluderer hovedsalt, anodeaktivt middel, buffermiddel, tilsetningsstoffer og så videre.
(1) Hovedsalt: Brukes hovedsakelig nikkelsulfat, nikkelaminosulfonat, etc. Generelt sett, jo høyere hovedsaltkonsentrasjon, desto raskere diffusjon i platingløsningen, desto høyere strømeffektivitet og metallavsetningshastighet, men beleggkornene blir grovere, og jo lavere hovedsaltkonsentrasjon, desto dårligere blir beleggets ledningsevne, og det er vanskelig å kontrollere.
(2) Anodeaktivt middel: Fordi anoden er lett å passivere og har dårlig ledningsevne, noe som påvirker ensartetheten av strømfordelingen, er det nødvendig å tilsette nikkelklorid, natriumklorid og andre midler som anodisk aktivator for å fremme anodeaktivering og forbedre strømtettheten til anodepassiveringen.
(3) Buffermiddel: I likhet med kjemisk platingløsning kan buffermiddelet opprettholde den relative stabiliteten til platingløsningen og katodens pH-verdi, slik at den kan svinge innenfor det tillatte området for galvaniseringsprosessen. Vanlige buffermidler inneholder borsyre, eddiksyre, natriumbikarbonat og så videre.
(4) Andre tilsetningsstoffer: I henhold til kravene til belegget, tilsett riktig mengde lysmiddel, utjevningsmiddel, fuktemiddel og diverse tilsetningsstoffer for å forbedre beleggets kvalitet.
02 Diamantgalvanisert nikkelstrøm
1. Forbehandling før plating: Diamant er ofte ikke ledende og må belegges med et lag metall gjennom andre beleggprosesser. Kjemisk plating brukes ofte til å forbelegge et lag metall for å fortykke det, så kvaliteten på det kjemiske belegget vil påvirke kvaliteten på platingslaget til en viss grad. Generelt sett har fosforinnholdet i belegget etter kjemisk plating stor innvirkning på beleggets kvalitet. Belegg med høyt fosforinnhold har relativt bedre korrosjonsbestandighet i surt miljø. Beleggoverflaten har mer svulstbuling, stor overflateruhet og ingen magnetiske egenskaper. Belegg med middels fosforinnhold har både korrosjonsbestandighet og slitestyrke. Belegg med lavt fosforinnhold har relativt bedre konduktivitet.
I tillegg, jo mindre partikkelstørrelsen på diamantpulveret er, desto større er det spesifikke overflatearealet. Ved belegging vil det være lett å flyte i platingløsningen, noe som vil føre til lekkasje, plating og fenomenet med løse lag i belegget. Før plating må fosforinnholdet og beleggkvaliteten kontrolleres, og diamantpulverets konduktivitet og tetthet må kontrolleres for å forbedre pulverets flyteevne.
2, nikkelbelegg: For tiden bruker diamantpulverbelegg ofte rullebeleggmetoden, det vil si at riktig mengde elektropletteringsløsning tilsettes i tappingen. En viss mengde kunstig diamantpulver i elektropletteringsløsningen driver diamantpulveret i tappingen til en rulle gjennom rotasjonen av flasken. Samtidig kobles den positive elektroden til nikkelblokken, og den negative elektroden kobles til det kunstige diamantpulveret. Under påvirkning av det elektriske feltet danner de frie nikkelionene i plateringsløsningen metallisk nikkel på overflaten av det kunstige diamantpulveret. Denne metoden har imidlertid problemer med lav beleggeffektivitet og ujevnt belegg, så rotasjonselektrodemetoden ble brukt.
Rotasjonselektrodemetoden er å rotere katoden i diamantpulverbelegg. Denne måten kan øke kontaktområdet mellom elektroden og diamantpartiklene, øke den jevne konduktiviteten mellom partiklene, forbedre ujevnheten i belegget og forbedre produksjonseffektiviteten til diamantnikkelbelegg.
kort sammendrag
Som hovedråmateriale for diamantverktøy er overflatemodifisering av diamantmikropulver et viktig middel for å forbedre matrisekontrollkraften og verktøyets levetid. For å forbedre sandbelastningshastigheten til diamantverktøy kan et lag med nikkel og fosfor vanligvis belegges på overflaten av diamantmikropulveret for å oppnå en viss konduktivitet, og deretter fortykke platingslaget ved nikkelbelegging for å forbedre konduktiviteten. Det bør imidlertid bemerkes at selve diamantoverflaten ikke har et katalytisk aktivt senter, så den må forbehandles før kjemisk belegging.
referansedokumentasjon:
Liu Han. Studie av overflatebeleggteknologi og kvaliteten på kunstig diamantmikropulver [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Yang Biao, Yang Jun og Yuan Guangsheng. Studie av forbehandlingsprosessen for diamantoverflatebelegg [J]. Standardisering av rom og rom.
Li Jinghua. Forskning på overflatemodifisering og anvendelse av kunstig diamantmikropulver brukt til wiresag [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei mfl. Kjemisk nikkelbeleggprosess av kunstig diamantoverflate [J]. Journal of IOL.
Denne artikkelen er gjengitt i superhard material network
Publisert: 13. mars 2025
