Ražošanai pārejot uz augstas klases pārveidošanu, tīras enerģijas, pusvadītāju un fotoelektrisko rūpniecību strauji attīstoties, pieaug pieprasījums pēc dimanta instrumentiem ar augstu efektivitāti un augstas precizitātes apstrādes iespējām, taču mākslīgais dimanta pulveris kā vissvarīgākā izejviela, dimanta un matricas noturēšanas spēks nav spēcīgs, un karbīda instrumenta kalpošanas laiks nav ilgs. Lai atrisinātu šīs problēmas, rūpniecībā parasti tiek izmantots dimanta pulvera pārklājums metāla materiāliem, lai uzlabotu tā virsmas īpašības, izturību un tādējādi uzlabotu instrumenta vispārējo kvalitāti.
Dimanta pulvera virsmas pārklāšanas metodes ir daudzveidīgas, tostarp ķīmiskā pārklāšana, galvanizācija, magnetrona izsmidzināšana, vakuuma iztvaikošanas pārklāšana, karstās pārklāšanas reakcija utt., tostarp ķīmiskā pārklāšana un pārklāšana ar nobriedušu procesu, vienmērīgs pārklājums, var precīzi kontrolēt pārklājuma sastāvu un biezumu, pielāgota pārklājuma priekšrocības, kas ir kļuvusi par divām visbiežāk izmantotajām tehnoloģijām nozarē.
1. ķīmiskā pārklāšana
Dimanta pulvera ķīmiskā pārklāšana ir apstrādātā dimanta pulvera ievietošana ķīmiskā pārklāšanas šķīdumā un metāla jonu nogulsnēšana pārklāšanas šķīdumā, izmantojot ķīmiskā pārklāšanas šķīdumā esošo reducējošo vielu, veidojot blīvu metāla pārklājumu. Pašlaik visplašāk izmantotā dimantu ķīmiskā pārklāšana ir ķīmiskā niķelēšana - fosfora (Ni-P) binārā sakausējuma pārklāšana parasti tiek saukta par ķīmisko niķelēšanu.
01 Ķīmiskās niķelēšanas šķīduma sastāvs
Ķīmiskās pārklāšanas šķīduma sastāvam ir izšķiroša ietekme uz ķīmiskās reakcijas vienmērīgu norisi, stabilitāti un pārklājuma kvalitāti. Tas parasti satur galveno sāli, reducētāju, kompleksveidotāju, buferšķīdumu, stabilizatoru, paātrinātāju, virsmaktīvo vielu un citas sastāvdaļas. Katras sastāvdaļas proporcijas ir rūpīgi jāpielāgo, lai sasniegtu vislabāko pārklājuma efektu.
1. Galvenais sāls: parasti niķeļa sulfāts, niķeļa hlorīds, niķeļa aminosulfonskābe, niķeļa karbonāts utt., tā galvenais uzdevums ir nodrošināt niķeļa avotu.
2. Reducējošais līdzeklis: tas galvenokārt nodrošina atomāro ūdeņradi, reducē Ni2+ pārklāšanas šķīdumā līdz Ni un nogulsnē to uz dimanta daļiņu virsmas, kas ir vissvarīgākā pārklāšanas šķīduma sastāvdaļa. Rūpniecībā kā reducētāju galvenokārt izmanto nātrija sekundāro fosfātu ar spēcīgu reducēšanas spēju, zemām izmaksām un labu pārklāšanas stabilitāti. Redukcijas sistēma var panākt ķīmisku pārklāšanu gan zemā, gan augstā temperatūrā.
3, komplekss līdzeklis: pārklājuma šķīdums var izraisīt nogulsnes, uzlabot pārklājuma šķīduma stabilitāti, pagarināt pārklāšanas šķīduma kalpošanas laiku, uzlabot niķeļa nogulsnēšanās ātrumu, uzlabot pārklājuma slāņa kvalitāti, parasti izmantot sukcinīnskābi, citronskābi, pienskābi un citas organiskās skābes un to sāļus.
4. Citas sastāvdaļas: stabilizators var kavēt pārklāšanas šķīduma sadalīšanos, taču, tā kā tas ietekmēs ķīmiskās pārklāšanas reakcijas rašanos, tas jālieto mēreni; buferšķīdums ķīmiskās niķelēšanas reakcijas laikā var radīt H+, lai nodrošinātu nepārtrauktu pH stabilitāti; virsmaktīvā viela var samazināt pārklājuma porainību.
02 Ķīmiskā niķelēšanas process
Nātrija hipofosfāta sistēmas ķīmiskajai pārklāšanai ir nepieciešama noteikta matricas katalītiska aktivitāte, un dimanta virsmai pašai nav katalītiskās aktivitātes centra, tāpēc pirms dimanta pulvera ķīmiskās pārklāšanas tā ir jāapstrādā. Tradicionālās ķīmiskās pārklāšanas pirmapstrādes metodes ir eļļas noņemšana, rupjā apstrāde, sensibilizācija un aktivācija.
(1) Eļļas noņemšana, rupjā apstrāde: eļļas noņemšana galvenokārt paredzēta eļļas, traipu un citu organisko piesārņotāju noņemšanai no dimanta pulvera virsmas, lai nodrošinātu ciešu piegulšanu un labu pārklājuma veiktspēju. Rupjā apstrāde var veidot nelielas bedres un plaisas dimanta virsmā, palielinot dimanta virsmas raupjumu, kas ne tikai veicina metāla jonu adsorbciju šajā vietā, atvieglo turpmāko ķīmisko pārklāšanu un galvanizāciju, bet arī veido pakāpienus dimanta virsmā, nodrošinot labvēlīgus apstākļus ķīmiskās pārklāšanas vai galvanizācijas metāla nogulsnēšanās slāņa augšanai.
Parasti eļļas noņemšanas posmā par eļļas noņemšanas šķīdumu izmanto NaOH un citus sārmainus šķīdumus, bet rupināšanas posmā dimanta virsmas kodināšanai kā neapstrādātu ķīmisko šķīdumu izmanto slāpekļskābi un citus skābes šķīdumus. Turklāt šīs divas saites jāizmanto kopā ar ultraskaņas tīrīšanas iekārtu, kas veicina dimanta pulvera eļļas noņemšanas un rupināšanas efektivitātes uzlabošanu, ietaupa laiku eļļas noņemšanas un rupināšanas procesā un nodrošina eļļas noņemšanas un rupjās apstrādes efektu.
(2) Sensibilizācija un aktivācija: sensibilizācijas un aktivācijas process ir vissvarīgākais solis visā ķīmiskās pārklāšanas procesā, kas ir tieši saistīts ar to, vai ķīmisko pārklāšanu var veikt. Sensibilizācijas mērķis ir viegli oksidējamu vielu, kurām nepiemīt autokatalītiskas spējas, adsorbēšana uz dimanta pulvera virsmas. Aktivācijas mērķis ir adsorbēt hipofosforskābes oksidāciju un katalītiski aktīvus metāla jonus (piemēram, metāla pallādiju) uz niķeļa daļiņu reducēšanas, lai paātrinātu pārklājuma nogulsnēšanās ātrumu uz dimanta pulvera virsmas.
Vispārīgi runājot, sensibilizācijas un aktivācijas apstrādes laiks ir pārāk īss, dimanta virsmas metāla pallādija punktu veidošanās ir mazāka, pārklājuma adsorbcija ir nepietiekama, pārklājuma slānis viegli nokrīt vai ir grūti izveidot pilnīgu pārklājumu, un apstrādes laiks ir pārāk ilgs, radot pallādija punktu atkritumus, tāpēc labākais laiks sensibilizācijas un aktivācijas apstrādei ir 20–30 minūtes.
(3) Ķīmiskā niķelēšana: ķīmiskās niķelēšanas procesu ietekmē ne tikai pārklājuma šķīduma sastāvs, bet arī pārklājuma šķīduma temperatūra un pH vērtība. Tradicionālajā augstas temperatūras ķīmiskajā niķelēšanas procesā vispārējā temperatūra ir 80–85 ℃, un, ja temperatūra ir augstāka par 85 ℃, pārklājuma šķīdums viegli sadalās, un, ja temperatūra ir zemāka par 85 ℃, reakcijas ātrums ir lielāks. Pieaugot pH vērtībai, pārklājuma nogulsnēšanās ātrums palielināsies, bet pH līmenis arī izraisīs niķeļa sāļu nogulšņu veidošanos, kas kavē ķīmiskās reakcijas ātrumu. Tāpēc ķīmiskās niķelēšanas procesā ķīmiskās pārklāšanas šķīduma sastāva un attiecības optimizācija, ķīmiskās pārklāšanas procesa apstākļi, ķīmiskās pārklāšanas nogulsnēšanās ātruma, pārklājuma blīvuma, pārklājuma izturības pret koroziju, pārklājuma blīvuma metodes un dimanta pulvera pārklājuma kontrole atbilst rūpnieciskās attīstības prasībām.
Turklāt viens pārklājums var nesasniegt ideālo pārklājuma biezumu, un var rasties burbuļi, caurumiņi un citi defekti, tāpēc var veikt vairākus pārklājumus, lai uzlabotu pārklājuma kvalitāti un palielinātu pārklātā dimanta pulvera dispersiju.
2. elektroniķelēšana
Pēc dimanta ķīmiskās niķelēšanas pārklājuma slānī esošā fosfora dēļ tā pasliktinās elektrovadītspēju, kas ietekmē dimanta instrumenta smilšu ielādes procesu (dimanta daļiņu fiksācijas procesu uz matricas virsmas), tāpēc niķelēšanai var izmantot pārklājuma slāni bez fosfora. Konkrētā darbība ir tāda, ka dimanta pulveris tiek ievietots pārklājuma šķīdumā, kas satur niķeļa jonus, dimanta daļiņas nonāk saskarē ar negatīvo elektrodu katodā, niķeļa metāla bloks tiek iegremdēts pārklājuma šķīdumā un savienots ar pozitīvo elektrodu, lai kļūtu par anodu. Elektrolītiskās darbības rezultātā brīvie niķeļa joni pārklājuma šķīdumā tiek reducēti līdz atomiem uz dimanta virsmas, un atomi ieaug pārklājumā.
01 Galvanizācijas šķīduma sastāvs
Tāpat kā ķīmiskās pārklāšanas šķīdums, galvanizācijas šķīdums galvenokārt nodrošina nepieciešamos metāla jonus galvanizācijas procesam un kontrolē niķeļa nogulsnēšanās procesu, lai iegūtu nepieciešamo metāla pārklājumu. Tā galvenās sastāvdaļas ir galvenais sāls, anoda aktīvā viela, buferviela, piedevas utt.
(1) Galvenais sāls: galvenokārt izmanto niķeļa sulfātu, niķeļa aminosulfonātu utt. Parasti, jo augstāka ir galvenā sāls koncentrācija, jo ātrāka difūzija pārklāšanas šķīdumā, jo augstāka ir strāvas efektivitāte, jo lielāks metāla nogulsnēšanās ātrums, bet pārklājuma graudi kļūs rupji, un, samazinoties galvenā sāls koncentrācijai, jo sliktāka būs pārklājuma vadītspēja un to būs grūti kontrolēt.
(2) Anoda aktīvais līdzeklis: tā kā anods ir viegli pasivējams, tā vadītspēja ir slikta, kas ietekmē strāvas sadalījuma vienmērīgumu, tāpēc ir nepieciešams pievienot niķeļa hlorīdu, nātrija hlorīdu un citus līdzekļus kā anodisko aktivatoru, lai veicinātu anoda aktivāciju un uzlabotu anoda pasivācijas strāvas blīvumu.
(3) Buferviela: tāpat kā ķīmiskās pārklāšanas šķīdums, buferviela var uzturēt pārklāšanas šķīduma un katoda pH relatīvo stabilitāti, lai tas varētu svārstīties galvanizācijas procesa pieļaujamajā diapazonā. Parastie bufervielas ir borskābe, etiķskābe, nātrija bikarbonāts un tā tālāk.
(4) Citas piedevas: atbilstoši pārklājuma prasībām pievienojiet pareizu daudzumu spilgtas vielas, izlīdzināšanas līdzekļa, mitrināšanas līdzekļa un dažādu līdzekļu un citu piedevu, lai uzlabotu pārklājuma kvalitāti.
02 Dimanta galvanizēta niķeļa plūsma
1. Priekšapstrāde pirms pārklāšanas: dimants bieži vien nav vadošs, un tas ir jāpārklāj ar metāla slāni, izmantojot citus pārklāšanas procesus. Ķīmiskā pārklāšanas metode bieži tiek izmantota, lai iepriekš pārklātu metāla slāni un sabiezinātu to, tāpēc ķīmiskā pārklājuma kvalitāte zināmā mērā ietekmēs pārklājuma slāņa kvalitāti. Kopumā fosfora saturam pārklājumā pēc ķīmiskās pārklāšanas ir liela ietekme uz pārklājuma kvalitāti, un augsta fosfora satura pārklājumam ir relatīvi labāka izturība pret koroziju skābā vidē, pārklājuma virsmai ir lielāks izliekums, liels virsmas raupjums un nav magnētisku īpašību; vidēja fosfora satura pārklājumam ir gan izturība pret koroziju, gan nodilumizturība; zema fosfora satura pārklājumam ir relatīvi labāka vadītspēja.
Turklāt, jo mazāks ir dimanta pulvera daļiņu izmērs, jo lielāka ir īpatnējā virsma. Pārklāšanas laikā tas viegli peld pārklāšanas šķīdumā, radot noplūdi, pārklāšanu, pārklājuma irdenā slāņa parādību. Pirms pārklāšanas ir jākontrolē fosfora saturs un pārklājuma kvalitāte, lai kontrolētu dimanta pulvera vadītspēju un blīvumu, lai uzlabotu pulvera viegli peldošo virsmu.
2. Niķelēšana: pašlaik dimanta pulvera pārklāšanā bieži izmanto velmēšanas pārklāšanas metodi, tas ir, pudelē pievieno pareizo galvanizācijas šķīduma daudzumu, galvanizācijas šķīdumā ievada noteiktu daudzumu mākslīgā dimanta pulvera, pudeles rotācijas ietekmē virza dimanta pulveri pudelē uz velmēšanas. Tajā pašā laikā pozitīvais elektrods ir savienots ar niķeļa bloku, un negatīvais elektrods ir savienots ar mākslīgo dimanta pulveri. Elektriskā lauka ietekmē pārklāšanas šķīdumā esošie brīvie niķeļa joni veido metāla niķeli uz mākslīgā dimanta pulvera virsmas. Tomēr šai metodei ir zema pārklāšanas efektivitāte un nevienmērīgs pārklājums, tāpēc radās rotējošā elektroda metode.
Rotējošā elektroda metode ir katoda rotācija dimanta pulvera pārklāšanā. Tādā veidā var palielināt kontakta laukumu starp elektrodu un dimanta daļiņām, palielināt vienmērīgu vadītspēju starp daļiņām, uzlabot pārklājuma nevienmērīgumu un uzlabot dimanta niķelēšanas ražošanas efektivitāti.
īss kopsavilkums
Dimanta mikropulvera virsmas modifikācija, kas ir galvenā dimanta instrumentu izejviela, ir svarīgs līdzeklis, lai uzlabotu matricas vadības spēku un pagarinātu instrumentu kalpošanas laiku. Lai uzlabotu dimanta instrumentu smilšu iekraušanas ātrumu, dimanta mikropulvera virsmai parasti var uzklāt niķeļa un fosfora slāni, lai panāktu noteiktu vadītspēju, un pēc tam ar niķeļa pārklāšanu sabiezināt pārklājuma slāni, lai uzlabotu vadītspēju. Tomēr jāatzīmē, ka pašai dimanta virsmai nav katalītiski aktīva centra, tāpēc pirms ķīmiskās pārklāšanas tā ir jāapstrādā.
atsauces dokumentācija:
Liu Hans. Pētījums par mākslīgā dimanta mikropulvera virsmas pārklāšanas tehnoloģiju un kvalitāti [D]. Džunjuaņas Tehnoloģiju institūts.
Jangs Biao, Jangs Džuns un Juaņs Guangšens. Pētījums par dimanta virsmas pārklājuma pirmapstrādes procesu [J]. Telpas standartizācija.
Li Dzjinhua. Pētījums par mākslīgā dimanta mikropulvera virsmas modifikāciju un pielietojumu stiepļu zāģos [D]. Džunjuaņas Tehnoloģiju institūts.
Fans Lili, Džens Lians, Vu Janfei u. c. Mākslīgā dimanta virsmas ķīmiskā niķelēšanas process [J]. IOL žurnāls.
Šis raksts ir pārpublicēts supercieto materiālu tīklā.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 13. marts
