Па меры пераўтварэння вытворчасці ў высокакласны пераход, хуткае развіццё ў галіне чыстай энергіі, паўправадніковай і фотаэлектрычнай прамысловасці, развіццё алмазнага інструмента з высокай эфектыўнасцю і высокай дакладнасцю апрацоўкі, выклікае рост попыту на алмазны інструмент, але штучны алмазны парашок як найважнейшая сыравіна, алмазны павет і матрыца не вельмі моцныя, што дазваляе хутка ўтрымліваць алмазы ў матрыцы, што ў пачатку тэрміну службы цвёрдасплаўнага інструмента невялікае. Каб вырашыць гэтыя праблемы, прамысловасць звычайна выкарыстоўвае пакрыццё паверхні алмазным парашком з металічнымі матэрыяламі для паляпшэння характарыстык паверхні, павышэння трываласці і павышэння агульнай якасці інструмента.
Метад пакрыцця паверхні алмазным парашком ўключае ў сябе хімічнае пакрыццё, гальванічнае пакрыццё, магнетроннае распыленне, вакуумнае выпарэнне, рэакцыю гарачага выбуху і г.д., у тым ліку хімічнае пакрыццё і пакрыццё са сталым працэсам, раўнамернае пакрыццё, дазваляе дакладна кантраляваць склад і таўшчыню пакрыцця, перавагі індывідуальнага пакрыцця, стала двума найбольш распаўсюджанымі тэхналогіямі ў галіны.
1. хімічнае пакрыццё
Хімічнае пакрыццё алмазным парашком заключаецца ў тым, што апрацаваны алмазны парашок змяшчаецца ў раствор хімічнага пакрыцця, і іоны металаў адкладаюцца ў растворы пакрыцця пад дзеяннем аднаўляльніка ў растворы хімічнага пакрыцця, утвараючы шчыльнае металічнае пакрыццё. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваным метадам хімічнага пакрыцця алмазаў з'яўляецца хімічнае нікеляванне з бінарным сплавам фосфару (Ni-P), які звычайна называюць хімічным нікеляваннем.
01 Склад раствора для хімічнага нікелявання
Склад раствора для хімічнага пакрыцця мае вырашальны ўплыў на плаўнасць праходжання, стабільнасць і якасць пакрыцця падчас хімічнай рэакцыі. Звычайна ён утрымлівае асноўную соль, аднаўляльнік, комплексатвор, буфер, стабілізатар, паскаральнік, павярхоўна-актыўны агент і іншыя кампаненты. Для дасягнення найлепшага эфекту пакрыцця неабходна старанна рэгуляваць прапорцыю кожнага кампанента.
1, асноўная соль: звычайна сульфат нікеля, хларыд нікеля, амінасульфонавая кіслата нікеля, карбанат нікеля і г.д., яе галоўная роля - забяспечыць крыніцай нікеля.
2. Аднаўляльнік: ён у асноўным забяспечвае атамарны вадарод, аднаўляе Ni2+ у растворы для пакрыцця да Ni і адкладае яго на паверхні алмазных часціц, што з'яўляецца найважнейшым кампанентам раствора для пакрыцця. У прамысловасці ў якасці аднаўляльніка ў асноўным выкарыстоўваецца другасны фасфат натрыю з высокай аднаўляльнай здольнасцю, нізкай коштам і добрай стабільнасцю пакрыцця. Сістэма аднаўлення можа дасягаць хімічнага пакрыцця пры нізкай і высокай тэмпературы.
3, комплексны агент: раствор для пакрыцця можа выклікаць асадкі, павысіць стабільнасць раствора для пакрыцця, падоўжыць тэрмін службы раствора для пакрыцця, палепшыць хуткасць адкладання нікеля, палепшыць якасць пласта пакрыцця, звычайна выкарыстоўваюць бурштынавую кіслату, цытрынавую кіслату, малочную кіслату і іншыя арганічныя кіслоты і іх солі.
4. Іншыя кампаненты: стабілізатар можа перашкаджаць раскладанню раствора для пакрыцця, але паколькі ён будзе ўплываць на праходжанне хімічнай рэакцыі пакрыцця, неабходна выкарыстоўваць яго ўмерана; буфер можа выпрацоўваць H+ падчас рэакцыі хімічнага нікелявання, каб забяспечыць пастаянную стабільнасць pH; павярхоўна-актыўнае рэчыва можа паменшыць сітаватасць пакрыцця.
02 Працэс хімічнага нікелявання
Хімічнае пакрыццё гіпафасфатнай сістэмай натрыю патрабуе, каб матрыца мела пэўную каталітычную актыўнасць, а сама паверхня алмаза не мае цэнтра каталітычнай актыўнасці, таму яе неабходна папярэдне апрацаваць перад хімічным пакрыццём алмазнага парашка. Традыцыйным метадам папярэдняй апрацоўкі хімічнага пакрыцця з'яўляецца выдаленне алею, шліфаванне, сенсібілізацыя і актывацыя.
(1) Выдаленне алею, шурпатасць: выдаленне алею ў асноўным прызначана для выдалення алею, плям і іншых арганічных забруджвальнікаў на паверхні алмазнага парашка, каб забяспечыць шчыльнае прыляганне і добрую прадукцыйнасць наступнага пакрыцця. Шурпатасць можа ўтварыць невялікія ямкі і расколіны на паверхні алмаза, павялічваючы шурпатасць паверхні алмаза, што не толькі спрыяе адсорбцыі іонаў металу ў гэтым месцы, палягчае наступнае хімічнае пакрыццё і гальванічнае пакрыццё, але і ўтварае прыступкі на паверхні алмаза, ствараючы спрыяльныя ўмовы для росту пласта хімічнага пакрыцця або гальванічнага пакрыцця металу.
Звычайна на этапе выдалення алею выкарыстоўваецца NaOH і іншы шчолачны раствор, а на этапе шліфавання выкарыстоўваецца раствор азотнай кіслаты і іншай кіслаты ў якасці неачышчанага хімічнага раствора для травлення паверхні алмаза. Акрамя таго, гэтыя два звяны павінны выкарыстоўвацца з ультрагукавой ачышчальнай машынай, што спрыяе павышэнню эфектыўнасці выдалення алею і шліфавання алмазнага парашка, эканоміць час у працэсе выдалення алею і шліфавання, а таксама забяспечвае эфект выдалення алею і шліфавання.
(2) Сенсібілізацыя і актывацыя: працэс сенсібілізацыі і актывацыі з'яўляецца найбольш важным этапам ва ўсім працэсе хімічнага пакрыцця, які непасрэдна звязаны з тым, ці можна праводзіць хімічнае пакрыццё. Сенсібілізацыя заключаецца ў адсарбцыі лёгкаакісляных рэчываў на паверхні алмазнага парашка, якія не валодаюць аўтакаталітычнай здольнасцю. Актывацыя заключаецца ў адсарбцыі акісляных гіпафосфарных кіслат і каталітычна актыўных іёнаў металаў (напрыклад, металічнага паладыю) пры аднаўленні часціц нікеля, каб паскорыць хуткасць нанясення пакрыцця на паверхню алмазнага парашка.
Звычайна, калі час апрацоўкі сенсібілізацыяй і актывацыяй занадта кароткі, на паверхні алмаза менш утвараюцца кропкі металу і паладыю, адсорбцыя пакрыцця недастатковая, пласт пакрыцця лёгка адвальваецца або цяжка ўтварыць поўнае пакрыццё, а час апрацоўкі занадта доўгі, што прывядзе да страты кропак паладыю, таму найлепшы час для апрацоўкі сенсібілізацыяй і актывацыяй складае 20-30 хвілін.
(3) Хімічнае нікеляванне: на працэс хімічнага нікелявання ўплывае не толькі склад раствора для пакрыцця, але і яго тэмпература і значэнне pH. Пры традыцыйным высокатэмпературным хімічным нікеляванні звычайна тэмпература складае 80–85 ℃, пры тэмпературы вышэй за 85 ℃ раствор для пакрыцця лёгка раскладаецца, а пры тэмпературы ніжэй за 85 ℃ хуткасць рэакцыі павялічваецца. Пры павышэнні pH хуткасць нанясення пакрыцця павялічваецца, але пры павышэнні pH таксама ўтвараецца асадак соляў нікеля, што тармозіць хуткасць хімічнай рэакцыі. Таму ў працэсе хімічнага нікелявання шляхам аптымізацыі складу і суадносін раствора для хімічнага пакрыцця, умоў працэсу хімічнага пакрыцця кантралюецца хуткасць нанясення хімічнага пакрыцця, шчыльнасць пакрыцця, каразійная стойкасць пакрыцця, метад шчыльнасці пакрыцця, а таксама нанясенне алмазнага парашка ў адпаведнасці з патрабаваннямі прамысловага развіцця.
Акрамя таго, адно пакрыццё можа не дасягнуць ідэальнай таўшчыні пакрыцця, і могуць быць бурбалкі, адтуліны і іншыя дэфекты, таму можна нанесці некалькі пакрыццяў, каб палепшыць якасць пакрыцця і павялічыць дысперсію пакрытага алмазнага парашка.
2. электранікеляванне
З-за наяўнасці фосфару ў пакрыцці пасля алмазнага хімічнага нікелявання гэта прыводзіць да дрэннай электраправоднасці, што ўплывае на працэс загрузкі пяску алмазнага інструмента (працэс фіксацыі алмазных часціц на паверхні матрыцы), таму для нікелявання можна выкарыстоўваць пакрыццё без фосфару. Канкрэтная аперацыя заключаецца ў тым, што алмазны парашок уносіцца ў раствор пакрыцця, які змяшчае іоны нікеля, алмазныя часціцы кантактуюць з адмоўным электродам харчавання ў катодзе, нікелевы металічны блок апускаецца ў раствор пакрыцця і злучаецца з дадатным электродам харчавання, становячыся анодам. Пад уздзеяннем электралізу свабодныя іоны нікеля ў растворы пакрыцця аднаўляецца да атамаў на паверхні алмаза, і атамы ўрастаюць у пакрыццё.
01 Склад раствора для пакрыцця
Падобна раствору для хімічнага пакрыцця, гальванічны раствор у асноўным забяспечвае неабходныя іёны металаў для працэсу гальванічнага пакрыцця і кантралюе працэс адкладання нікеля для атрымання неабходнага металічнага пакрыцця. Яго асноўныя кампаненты ўключаюць асноўную соль, анодны актыўны агент, буферны агент, дадаткі і гэтак далей.
(1) Асноўная соль: у асноўным выкарыстоўваецца сульфат нікеля, амінасульфанат нікеля і г.д. Як правіла, чым вышэй канцэнтрацыя асноўнай солі, тым хутчэй дыфузія ў растворы для пакрыцця, тым вышэй эфектыўнасць току і хуткасць нанясення металу, але зярняткі пакрыцця становяцца буйнымі, а са зніжэннем канцэнтрацыі асноўнай солі пагаршаецца праводнасць пакрыцця і яго цяжка кантраляваць.
(2) Анодны актыўны агент: паколькі анод лёгка пасівуецца, ён лёгка праводзіць ток дрэнна, што ўплывае на раўнамернасць размеркавання току, таму неабходна дадаваць хларыд нікеля, хларыд натрыю і іншыя агенты ў якасці аноднага актыватара для садзейнічання актывацыі анода і паляпшэння шчыльнасці току пасівацыі анода.
(3) Буферны агент: падобна раствору для хімічнага пакрыцця, буферны агент можа падтрымліваць адносную стабільнасць раствора для пакрыцця і pH катода, каб яны маглі вагацца ў межах дапушчальнага дыяпазону падчас працэсу гальванічнага пакрыцця. Звычайнымі буфернымі агентамі з'яўляюцца борная кіслата, воцатная кіслата, бікарбанат натрыю і г.д.
(4) Іншыя дабаўкі: у адпаведнасці з патрабаваннямі да пакрыцця, дадайце патрэбную колькасць яркай рэчывы, выраўноўваючай рэчывы, змочвальнай рэчывы і іншых дабавак для паляпшэння якасці пакрыцця.
02 Алмазнае гальванічнае нікелевае пакрыццё
1. Папярэдняя апрацоўка перад пакрыццём: алмаз часта не праводзіць ток і павінен быць пакрыты пластом металу з дапамогай іншых працэсаў пакрыцця. Хімічны метад пакрыцця часта выкарыстоўваецца для папярэдняга пакрыцця пласта металу і яго патаўшчэння, таму якасць хімічнага пакрыцця будзе ў пэўнай ступені ўплываць на якасць пласта пакрыцця. У цэлым, утрыманне фосфару ў пакрыцці пасля хімічнага пакрыцця аказвае вялікі ўплыў на якасць пакрыцця, і пакрыццё з высокім утрыманнем фосфару мае адносна лепшую каразійную ўстойлівасць у кіслым асяроддзі, паверхня пакрыцця мае больш выпукласцяў, вялікую шурпатасць паверхні і не мае магнітных уласцівасцей; пакрыццё са сярэднім утрыманнем фосфару мае як каразійную ўстойлівасць, так і зносаўстойлівасць; пакрыццё з нізкім утрыманнем фосфару мае адносна лепшую праводнасць.
Акрамя таго, чым меншы памер часціц алмазнага парашка, тым большая ўдзельная плошча паверхні. Пры нанясенні пакрыцця яго лёгка ўсплывае ў растворы для гальванічнага пакрыцця, што прывядзе да ўцечкі, гальванічнага пакрыцця і з'явы друзлага пласта пакрыцця. Перад нанясеннем пакрыцця неабходна кантраляваць утрыманне фосфору і якасць пакрыцця, кантраляваць праводнасць і шчыльнасць алмазнага парашка, каб палепшыць яго лёгкасць у сплаве.
2, нікеляванне: у цяперашні час для алмазнага парашковага пакрыцця часта выкарыстоўваецца метад качэння, гэта значыць, у бутэльку дадаецца патрэбная колькасць гальванічнага раствора, пэўная колькасць штучнага алмазнага парашка ў гальванічны раствор, кручэннем бутэлькі алмазны парашок у бутэльцы каціцца. Адначасова станоўчы электрод злучаецца з нікелевым блокам, а адмоўны электрод — са штучным алмазным парашком. Пад дзеяннем электрычнага поля іоны нікеля, якія вольныя ў растворы для пакрыцця, утвараюць металічны нікель на паверхні штучнага алмазнага парашка. Аднак гэты метад мае праблемы нізкай эфектыўнасці пакрыцця і нераўнамернасці пакрыцця, таму з'явіўся метад кручэння электрода.
Метад кручэння электрода заключаецца ва кручэнні катода пры алмазным парашковым пакрыцці. Гэты спосаб можа павялічыць плошчу кантакту паміж электродам і алмазнымі часціцамі, павялічыць раўнамерную праводнасць паміж часціцамі, палепшыць нераўнамернасць пакрыцця і павысіць эфектыўнасць вытворчасці алмазнага нікелявання.
кароткі змест
Як асноўная сыравіна для алмазных інструментаў, мадыфікацыя паверхні алмазнага мікрапарашка з'яўляецца важным сродкам павышэння сілы кіравання матрыцай і падаўжэння тэрміну службы інструментаў. Для паляпшэння хуткасці загрузкі пяску ў алмазныя інструменты на паверхню алмазнага мікрапарашка звычайна наносяць пласт нікеля і фосфару для дасягнення пэўнай праводнасці, а затым нікеляванне павялічвае яго таўшчыню для павышэння праводнасці. Аднак варта адзначыць, што сама паверхня алмаза не мае каталітычнага актыўнага цэнтра, таму яе неабходна папярэдне апрацаваць перад хімічным пакрыццём.
даведачная дакументацыя:
Лю Хань. Даследаванне тэхналогіі пакрыцця паверхні і якасці штучнага алмазнага мікрапарашка [D]. Чжун'юаньскі тэхналагічны інстытут.
Ян Бяо, Ян Цзюнь і Юань Гуаншэн. Даследаванне працэсу папярэдняй апрацоўкі паверхні алмазнага пакрыцця [J]. Стандартызацыя прасторы.
Лі Цзінхуа. Даследаванне мадыфікацыі паверхні і прымянення штучнага алмазнага мікрапарашка, які выкарыстоўваецца для дроцяной пілы [D]. Чжун'юаньскі тэхналагічны інстытут.
Фан Лілі, Чжэн Лянь, Ву Яньфэй і інш. Працэс хімічнага нікелявання штучнай алмазнай паверхні [J]. Journal of IOL.
Гэты артыкул перадрукаваны ў сетцы звышцвёрдых матэрыялаў
Час публікацыі: 13 сакавіка 2025 г.
