Καθώς η παραγωγή μετατρέπεται σε high-end μετασχηματισμό, η ραγδαία ανάπτυξη στον τομέα της καθαρής ενέργειας και η ανάπτυξη της βιομηχανίας ημιαγωγών και φωτοβολταϊκών, με την υψηλή απόδοση και την ικανότητα επεξεργασίας υψηλής ακρίβειας των διαμαντένιων εργαλείων να αυξάνεται, αλλά η τεχνητή σκόνη διαμαντιού ως η πιο σημαντική πρώτη ύλη, η κομητεία διαμαντιών και η δύναμη συγκράτησης της μήτρας δεν είναι ισχυρή και η πρώιμη διάρκεια ζωής του εργαλείου καρβιδίου δεν είναι μεγάλη. Προκειμένου να επιλυθούν αυτά τα προβλήματα, η βιομηχανία γενικά υιοθετεί την επικάλυψη επιφάνειας σκόνης διαμαντιού με μεταλλικά υλικά, για να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας, να ενισχύσει την ανθεκτικότητα και να βελτιώσει τη συνολική ποιότητα του εργαλείου.
Η μέθοδος επικάλυψης επιφάνειας με διαμάντι σε σκόνη είναι περισσότερο, συμπεριλαμβανομένης της χημικής επιμετάλλωσης, της ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, της επιμετάλλωσης με μαγνητρόνιο, της επιμετάλλωσης με εξάτμιση κενού, της θερμής αντίδρασης έκρηξης κ.λπ., συμπεριλαμβανομένης της χημικής επιμετάλλωσης και της επιμετάλλωσης με ώριμη διαδικασία, ομοιόμορφη επικάλυψη, μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τη σύνθεση και το πάχος της επικάλυψης, τα πλεονεκτήματα της προσαρμοσμένης επικάλυψης, έχουν γίνει η δύο πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνολογία της βιομηχανίας.
1. χημική επιμετάλλωση
Η χημική επίστρωση με σκόνη διαμαντιού είναι η τοποθέτηση της επεξεργασμένης σκόνης διαμαντιού στο διάλυμα χημικής επίστρωσης και η εναπόθεση των μεταλλικών ιόντων στο διάλυμα επίστρωσης μέσω της δράσης του αναγωγικού παράγοντα στο διάλυμα χημικής επίστρωσης, σχηματίζοντας μια πυκνή μεταλλική επίστρωση. Προς το παρόν, η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη χημική επιμετάλλωση με διαμάντια είναι η χημική επιμετάλλωση με νικέλιο-φωσφόρο (Ni-P), το δυαδικό κράμα που συνήθως ονομάζεται χημική επιμετάλλωση με νικέλιο.
01 Σύνθεση χημικού διαλύματος επινικέλωσης
Η σύνθεση του χημικού διαλύματος επιμετάλλωσης έχει καθοριστική επίδραση στην ομαλή πρόοδο, τη σταθερότητα και την ποιότητα της επικάλυψης της χημικής του αντίδρασης. Συνήθως περιέχει κύριο άλας, αναγωγικό μέσο, συμπλεκτικό, ρυθμιστικό διάλυμα, σταθεροποιητή, επιταχυντή, επιφανειοδραστικό και άλλα συστατικά. Η αναλογία κάθε συστατικού πρέπει να προσαρμόζεται προσεκτικά για να επιτευχθεί το καλύτερο αποτέλεσμα επικάλυψης.
1, κύριο άλας: συνήθως θειικό νικέλιο, χλωριούχο νικέλιο, αμινοσουλφονικό οξύ νικελίου, ανθρακικό νικέλιο, κ.λπ., ο κύριος ρόλος του είναι να παρέχει πηγή νικελίου.
2. Αναγωγικό μέσο: παρέχει κυρίως ατομικό υδρογόνο, ανάγει το Ni2+ στο διάλυμα επιμετάλλωσης σε Ni και το εναποθέτει στην επιφάνεια των σωματιδίων διαμαντιού, το οποίο είναι το πιο σημαντικό συστατικό στο διάλυμα επιμετάλλωσης. Στη βιομηχανία, το δευτεροταγές φωσφορικό νάτριο με ισχυρή αναγωγική ικανότητα, χαμηλό κόστος και καλή σταθερότητα επιμετάλλωσης χρησιμοποιείται κυρίως ως αναγωγικό μέσο. Το σύστημα αναγωγής μπορεί να επιτύχει χημική επιμετάλλωση σε χαμηλή και υψηλή θερμοκρασία.
3, σύνθετος παράγοντας: το διάλυμα επικάλυψης μπορεί να προκαλέσει καθίζηση, να ενισχύσει τη σταθερότητα του διαλύματος επικάλυψης, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του διαλύματος επιμετάλλωσης, να βελτιώσει την ταχύτητα εναπόθεσης του νικελίου, να βελτιώσει την ποιότητα του στρώματος επικάλυψης, γενικά να χρησιμοποιήσει ηλεκτρικό οξύ, κιτρικό οξύ, γαλακτικό οξύ και άλλα οργανικά οξέα και τα άλατά τους.
4. Άλλα συστατικά: ο σταθεροποιητής μπορεί να αναστείλει την αποσύνθεση του διαλύματος επιμετάλλωσης, αλλά επειδή θα επηρεάσει την εμφάνιση χημικής αντίδρασης επιμετάλλωσης, χρειάζεται μέτρια χρήση. το ρυθμιστικό διάλυμα μπορεί να παράγει H + κατά τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης επιμετάλλωσης με νικέλιο για να εξασφαλίσει τη συνεχή σταθερότητα του pH. το επιφανειοδραστικό μπορεί να μειώσει το πορώδες της επικάλυψης.
02 Η χημική διαδικασία επινικέλωσης
Η χημική επιμετάλλωση του συστήματος υποφωσφορικού νατρίου απαιτεί η μήτρα να έχει συγκεκριμένη καταλυτική δράση και η ίδια η επιφάνεια του διαμαντιού δεν έχει κέντρο καταλυτικής δράσης, επομένως πρέπει να υποβληθεί σε προεπεξεργασία πριν από τη χημική επιμετάλλωση της σκόνης διαμαντιού. Η παραδοσιακή μέθοδος προεπεξεργασίας της χημικής επιμετάλλωσης είναι η αφαίρεση λαδιού, η χονδροποίηση, η ευαισθητοποίηση και η ενεργοποίηση.
(1) Αφαίρεση λαδιού, χονδροποίηση: Η αφαίρεση λαδιού γίνεται κυρίως για την αφαίρεση λαδιού, λεκέδων και άλλων οργανικών ρύπων από την επιφάνεια της σκόνης διαμαντιού, για να διασφαλιστεί η στενή εφαρμογή και η καλή απόδοση της επακόλουθης επίστρωσης. Η χονδροποίηση μπορεί να σχηματίσει μερικές μικρές κοιλότητες και ρωγμές στην επιφάνεια του διαμαντιού, αυξάνοντας την τραχύτητα της επιφάνειας του διαμαντιού, η οποία όχι μόνο ευνοεί την προσρόφηση μεταλλικών ιόντων σε αυτό το σημείο, διευκολύνοντας την επακόλουθη χημική επιμετάλλωση και ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, αλλά και σχηματίζοντας σκαλοπάτια στην επιφάνεια του διαμαντιού, παρέχοντας ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη χημικής επιμετάλλωσης ή ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης μεταλλικού στρώματος εναπόθεσης.
Συνήθως, το βήμα αφαίρεσης λαδιού χρησιμοποιεί το NaOH και άλλο αλκαλικό διάλυμα ως διάλυμα αφαίρεσης λαδιού, και για το βήμα χονδροποίησης, το διάλυμα νιτρικού οξέος και άλλου οξέος χρησιμοποιείται ως ακατέργαστο χημικό διάλυμα για τη χάραξη της επιφάνειας του διαμαντιού. Επιπλέον, αυτοί οι δύο σύνδεσμοι θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με μηχανή υπερήχων καθαρισμού, η οποία συμβάλλει στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της αφαίρεσης και χονδροποίησης λαδιού σε σκόνη διαμαντιού, εξοικονομώντας χρόνο στη διαδικασία αφαίρεσης και χονδροποίησης λαδιού και διασφαλίζοντας το αποτέλεσμα της αφαίρεσης λαδιού και της χονδροποίησης.
(2) Ευαισθητοποίηση και ενεργοποίηση: η διαδικασία ευαισθητοποίησης και ενεργοποίησης είναι το πιο κρίσιμο βήμα σε ολόκληρη τη διαδικασία χημικής επιμετάλλωσης, η οποία σχετίζεται άμεσα με το εάν μπορεί να πραγματοποιηθεί η χημική επιμετάλλωση. Η ευαισθητοποίηση συνίσταται στην προσρόφηση εύκολα οξειδούμενων ουσιών στην επιφάνεια της σκόνης διαμαντιού που δεν έχουν αυτοκαταλυτική ικανότητα. Η ενεργοποίηση συνίσταται στην προσρόφηση της οξείδωσης του υποφωσφορικού οξέος και των καταλυτικά ενεργών μεταλλικών ιόντων (όπως το μεταλλικό παλλάδιο) κατά την αναγωγή των σωματιδίων νικελίου, έτσι ώστε να επιταχυνθεί ο ρυθμός εναπόθεσης της επικάλυψης στην επιφάνεια της σκόνης διαμαντιού.
Γενικά, ο χρόνος επεξεργασίας ευαισθητοποίησης και ενεργοποίησης είναι πολύ σύντομος, ο σχηματισμός σημείου παλλαδίου στην επιφάνεια του διαμαντιού είναι μικρότερος, η προσρόφηση της επικάλυψης είναι ανεπαρκής, το στρώμα επικάλυψης είναι εύκολο να πέσει ή δύσκολο να σχηματίσει μια πλήρη επικάλυψη και ο χρόνος επεξεργασίας είναι πολύ μεγάλος, θα προκαλέσει σπατάλη σημείου παλλαδίου, επομένως, ο καλύτερος χρόνος για ευαισθητοποίηση και επεξεργασία ενεργοποίησης είναι 20~30 λεπτά.
(3) Χημική επινικέλωση: Η διαδικασία χημικής επινικέλωσης δεν επηρεάζεται μόνο από τη σύνθεση του διαλύματος επικάλυψης, αλλά επηρεάζεται επίσης από τη θερμοκρασία και την τιμή pH του διαλύματος επικάλυψης. Στην παραδοσιακή χημική επινικέλωση υψηλής θερμοκρασίας, η γενική θερμοκρασία θα είναι στους 80~85℃, πάνω από 85℃ είναι εύκολο να προκαλέσει αποσύνθεση του διαλύματος επικάλυψης, και σε θερμοκρασία κάτω των 85℃, τόσο ταχύτερος είναι ο ρυθμός αντίδρασης. Με την αύξηση του pH, ο ρυθμός εναπόθεσης της επικάλυψης θα αυξηθεί, αλλά το pH θα προκαλέσει επίσης σχηματισμό ιζημάτων αλάτων νικελίου που αναστέλλει τον ρυθμό χημικής αντίδρασης. Έτσι, κατά τη διαδικασία χημικής επινικέλωσης, βελτιστοποιώντας τη σύνθεση και την αναλογία του διαλύματος χημικής επικάλυψης, τις συνθήκες της χημικής επινικέλωσης, ελέγχεται ο ρυθμός εναπόθεσης χημικής επικάλυψης, η πυκνότητα της επικάλυψης, η αντοχή στη διάβρωση της επικάλυψης, η μέθοδος πυκνότητας της επικάλυψης, η επικάλυψη με σκόνη διαμαντιού για να καλυφθεί η ζήτηση της βιομηχανικής ανάπτυξης.
Επιπλέον, μια μόνο επίστρωση μπορεί να μην επιτύχει το ιδανικό πάχος επίστρωσης και μπορεί να υπάρχουν φυσαλίδες, οπές και άλλα ελαττώματα, επομένως μπορούν να ληφθούν πολλαπλές επιστρώσεις για να βελτιωθεί η ποιότητα της επίστρωσης και να αυξηθεί η διασπορά της επικαλυμμένης σκόνης διαμαντιού.
2. ηλεκτρονικέλιο
Λόγω της παρουσίας φωσφόρου στο στρώμα επικάλυψης μετά την επιμετάλλωση με χημικό νικέλιο με διαμάντι, αυτό οδηγεί σε κακή ηλεκτρική αγωγιμότητα, η οποία επηρεάζει τη διαδικασία φόρτωσης άμμου του εργαλείου διαμαντιού (τη διαδικασία στερέωσης των σωματιδίων διαμαντιού στην επιφάνεια της μήτρας), επομένως το στρώμα επιμετάλλωσης χωρίς φώσφορο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιμετάλλωση με νικέλιο. Η συγκεκριμένη λειτουργία είναι η τοποθέτηση της σκόνης διαμαντιού στο διάλυμα επικάλυψης που περιέχει ιόντα νικελίου, τα σωματίδια διαμαντιού έρχονται σε επαφή με το αρνητικό ηλεκτρόδιο ισχύος στην κάθοδο, το μεταλλικό μπλοκ νικελίου βυθίζεται στο διάλυμα επιμετάλλωσης και συνδέεται με το θετικό ηλεκτρόδιο ισχύος για να γίνει η άνοδος. Μέσω της ηλεκτρολυτικής δράσης, τα ελεύθερα ιόντα νικελίου στο διάλυμα επικάλυψης ανάγονται σε άτομα στην επιφάνεια του διαμαντιού και τα άτομα αναπτύσσονται στην επικάλυψη.
01 Σύνθεση του διαλύματος επιμετάλλωσης
Όπως και το διάλυμα χημικής επιμετάλλωσης, το διάλυμα ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης παρέχει κυρίως τα απαραίτητα μεταλλικά ιόντα για τη διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης και ελέγχει τη διαδικασία εναπόθεσης νικελίου για την επίτευξη της απαιτούμενης μεταλλικής επικάλυψης. Τα κύρια συστατικά του περιλαμβάνουν το κύριο άλας, τον ενεργό παράγοντα ανόδου, τον ρυθμιστικό παράγοντα, τα πρόσθετα και ούτω καθεξής.
(1) Κύριο άλας: κυρίως χρησιμοποιώντας θειικό νικέλιο, αμινοσουλφονικό νικέλιο, κ.λπ. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση του κύριου άλατος, τόσο ταχύτερη είναι η διάχυση στο διάλυμα επιμετάλλωσης, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση ρεύματος, ο ρυθμός εναπόθεσης μετάλλου, αλλά οι κόκκοι της επικάλυψης θα γίνουν χονδροειδείς και η μείωση της συγκέντρωσης του κύριου άλατος, η χειρότερη αγωγιμότητα της επικάλυψης και ο έλεγχος είναι δύσκολος.
(2) Ενεργός παράγοντας ανόδου: επειδή η άνοδος είναι εύκολη στην παθητικοποίηση, εύκολη στην κακή αγωγιμότητα, επηρεάζοντας την ομοιομορφία της κατανομής ρεύματος, επομένως είναι απαραίτητο να προστεθούν χλωριούχο νικέλιο, χλωριούχο νάτριο και άλλοι παράγοντες ως ανοδικοί ενεργοποιητές για την προώθηση της ενεργοποίησης της ανόδου, βελτιώνοντας την πυκνότητα ρεύματος της παθητικοποίησης της ανόδου.
(3) Ρυθμιστικό μέσο: όπως και το χημικό διάλυμα επιμετάλλωσης, το ρυθμιστικό μέσο μπορεί να διατηρήσει τη σχετική σταθερότητα του διαλύματος επιμετάλλωσης και το pH της καθόδου, έτσι ώστε να μπορεί να κυμαίνεται εντός του επιτρεπόμενου εύρους της διαδικασίας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Το κοινό ρυθμιστικό μέσο είναι το βορικό οξύ, το οξικό οξύ, το όξινο ανθρακικό νάτριο και ούτω καθεξής.
(4) Άλλα πρόσθετα: σύμφωνα με τις απαιτήσεις της επικάλυψης, προσθέστε τη σωστή ποσότητα λαμπερού παράγοντα, παράγοντα ισοπέδωσης, παράγοντα διαβροχής και διαφόρων παραγόντων και άλλων προσθέτων για να βελτιώσετε την ποιότητα της επικάλυψης.
02 Ροή νικελίου με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση διαμαντιού
1. Προεπεξεργασία πριν από την επιμετάλλωση: το διαμάντι συχνά δεν είναι αγώγιμο και πρέπει να επιμεταλλωθεί με ένα στρώμα μετάλλου μέσω άλλων διεργασιών επικάλυψης. Η μέθοδος χημικής επιμετάλλωσης χρησιμοποιείται συχνά για την προεπάλειψη ενός στρώματος μετάλλου και την πάχυνσή του, επομένως η ποιότητα της χημικής επικάλυψης θα επηρεάσει την ποιότητα του στρώματος επιμετάλλωσης σε κάποιο βαθμό. Γενικά, η περιεκτικότητα σε φώσφορο στην επικάλυψη μετά τη χημική επιμετάλλωση έχει μεγάλο αντίκτυπο στην ποιότητα της επικάλυψης και η επίστρωση υψηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο έχει σχετικά καλύτερη αντοχή στη διάβρωση σε όξινο περιβάλλον, η επιφάνεια της επικάλυψης έχει μεγαλύτερη διόγκωση όγκων, μεγάλη τραχύτητα επιφάνειας και καμία μαγνητική ιδιότητα. Η επίστρωση μεσαίου φωσφόρου έχει τόσο αντοχή στη διάβρωση όσο και αντοχή στη φθορά. Η επίστρωση χαμηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο έχει σχετικά καλύτερη αγωγιμότητα.
Επιπλέον, όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων της σκόνης διαμαντιού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ειδική επιφάνεια. Κατά την επικάλυψη, η οποία είναι εύκολο να επιπλεύσει στο διάλυμα επιμετάλλωσης, θα προκληθεί διαρροή, επιμετάλλωση και φαινόμενο χαλαρής στρώσης επικάλυψης. Πριν από την επιμετάλλωση, πρέπει να ελέγχεται η περιεκτικότητα σε φωσφόρο και η ποιότητα της επικάλυψης, ώστε να ελέγχεται η αγωγιμότητα και η πυκνότητα της σκόνης διαμαντιού, ώστε να βελτιώνεται η εύκολη επιπλέουσα σκόνη.
2, επινικέλωση: Σήμερα, η επιμετάλλωση με διαμάντι συχνά υιοθετεί τη μέθοδο κυλινδρικής επίστρωσης, δηλαδή, η σωστή ποσότητα διαλύματος ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης προστίθεται στην εμφιάλωση, μια ορισμένη ποσότητα τεχνητής σκόνης διαμαντιού στο διάλυμα ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, μέσω της περιστροφής της φιάλης, η σκόνη διαμαντιού στην εμφιάλωση κινείται προς τα εμπρός. Ταυτόχρονα, το θετικό ηλεκτρόδιο συνδέεται με το μπλοκ νικελίου και το αρνητικό ηλεκτρόδιο συνδέεται με την τεχνητή σκόνη διαμαντιού. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, τα ελεύθερα ιόντα νικελίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης σχηματίζουν μεταλλικό νικέλιο στην επιφάνεια της τεχνητής σκόνης διαμαντιού. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει τα προβλήματα της χαμηλής απόδοσης επίστρωσης και της ανομοιόμορφης επίστρωσης, επομένως η μέθοδος περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου δημιουργήθηκε.
Η μέθοδος περιστρεφόμενου ηλεκτροδίου είναι η περιστροφή της καθόδου στην επιμετάλλωση με διαμάντι. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να αυξηθεί η επιφάνεια επαφής μεταξύ του ηλεκτροδίου και των σωματιδίων του διαμαντιού, να αυξηθεί η ομοιόμορφη αγωγιμότητα μεταξύ των σωματιδίων, να βελτιωθεί το ανομοιόμορφο φαινόμενο της επικάλυψης και να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής επιμετάλλωσης με διαμάντι.
σύντομη περίληψη
Ως κύρια πρώτη ύλη των διαμαντένιων εργαλείων, η τροποποίηση της επιφάνειας της μικροπυρίτιδας διαμαντιού είναι ένα σημαντικό μέσο για την ενίσχυση της δύναμης ελέγχου της μήτρας και τη βελτίωση της διάρκειας ζωής των εργαλείων. Προκειμένου να βελτιωθεί ο ρυθμός φόρτωσης άμμου των διαμαντένιων εργαλείων, ένα στρώμα νικελίου και φωσφόρου μπορεί συνήθως να επιμεταλλωθεί στην επιφάνεια της μικροπυρίτιδας διαμαντιού για να έχει μια ορισμένη αγωγιμότητα και στη συνέχεια να πυκνώσει το στρώμα επιμετάλλωσης με επινικέλωση και να ενισχύσει την αγωγιμότητα. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η ίδια η επιφάνεια του διαμαντιού δεν έχει καταλυτικό ενεργό κέντρο, επομένως πρέπει να προεπεξεργαστεί πριν από την χημική επιμετάλλωση.
τεκμηρίωση αναφοράς:
Liu Han. Μελέτη σχετικά με την τεχνολογία επιφανειακής επίστρωσης και την ποιότητα της μικροσκόνης τεχνητού διαμαντιού [D]. Ινστιτούτο Τεχνολογίας Zhongyuan.
Yang Biao, Yang Jun, και Yuan Guangsheng. Μελέτη σχετικά με τη διαδικασία προεπεξεργασίας επιφανειακής επίστρωσης με διαμάντι [J]. Τυποποίηση χώρου.
Li Jinghua. Έρευνα σχετικά με την τροποποίηση της επιφάνειας και την εφαρμογή μικροσκόνης τεχνητού διαμαντιού που χρησιμοποιείται για πριόνι σύρματος [D]. Ινστιτούτο Τεχνολογίας Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, κ.ά. Χημική διαδικασία επιμετάλλωσης με νικέλιο σε τεχνητή επιφάνεια διαμαντιού [J]. Journal of IOL.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται στο δίκτυο superhard material
Ώρα δημοσίευσης: 13 Μαρτίου 2025
