A medida que a fabricación se transforma en alta gama, o rápido desenvolvemento no campo da enerxía limpa e o desenvolvemento da industria dos semicondutores e a fotovoltaica, coa crecente demanda de ferramentas de diamante con alta eficiencia e capacidade de procesamento de alta precisión, pero o po de diamante artificial como materia prima máis importante, o condado do diamante e a forza de suxeición da matriz non son fortes e a vida útil inicial da ferramenta de carburo non é longa. Para resolver estes problemas, a industria xeralmente adopta o revestimento superficial do po de diamante con materiais metálicos para mellorar as súas características superficiais, aumentar a durabilidade e mellorar a calidade xeral da ferramenta.
O método de revestimento superficial en po de diamante é máis, incluíndo o revestimento químico, a galvanoplastia, o revestimento por pulverización catódica magnetrónica, o revestimento por evaporación ao baleiro, a reacción de explosión en quente, etc., incluíndo o revestimento químico e o revestimento con proceso maduro, o revestimento uniforme, pode controlar con precisión a composición e o grosor do revestimento, as vantaxes do revestimento personalizado, convertéronse na tecnoloxía máis utilizada da industria.
1. galvanoplastia química
O revestimento químico con po de diamante consiste en introducir o po de diamante tratado na solución de revestimento químico e depositar os ións metálicos na solución de revestimento mediante a acción do axente redutor da solución de revestimento químico, formando un revestimento metálico denso. Na actualidade, o revestimento químico con diamante máis utilizado é o revestimento químico de níquel-fósforo (Ni-P), unha aliaxe binaria que adoita denominarse níquel químico.
01 Composición da solución de niquelado químico
A composición da solución de recubrimento químico inflúe decisivamente no bo progreso, na estabilidade e na calidade do recubrimento da súa reacción química. Normalmente contén sal principal, axente redutor, complexante, tampón, estabilizador, acelerador, surfactante e outros compoñentes. A proporción de cada compoñente debe axustarse coidadosamente para conseguir o mellor efecto de recubrimento.
1, sal principal: normalmente sulfato de níquel, cloruro de níquel, ácido aminosulfónico de níquel, carbonato de níquel, etc., a súa función principal é proporcionar fonte de níquel.
2. Axente redutor: proporciona principalmente hidróxeno atómico, reduce o Ni2+ na solución de galvanoplastia a Ni e deposítao na superficie das partículas de diamante, que é o compoñente máis importante na solución de galvanoplastia. Na industria, o fosfato secundario de sodio con forte capacidade de redución, baixo custo e boa estabilidade de galvanoplastia úsase principalmente como axente redutor. O sistema de redución pode lograr galvanoplastia química a baixa e alta temperatura.
3, axente complexo: a solución de revestimento pode precipitar a precipitación, mellorar a estabilidade da solución de revestimento, prolongar a vida útil da solución de galvanoplastia, mellorar a velocidade de deposición de níquel, mellorar a calidade da capa de revestimento, xeralmente úsase ácido succinico, ácido cítrico, ácido láctico e outros ácidos orgánicos e os seus sales.
4. Outros compoñentes: o estabilizador pode inhibir a descomposición da solución de galvanoplastia, pero debido a que afectará a aparición da reacción química de galvanoplastia, require un uso moderado; o tampón pode producir H+ durante a reacción de galvanoplastia química para garantir a estabilidade continua do pH; o surfactante pode reducir a porosidade do galvanoplastia.
02 O proceso de niquelado químico
O revestimento químico do sistema de hipofosfato de sodio require que a matriz teña unha certa actividade catalítica, e a propia superficie do diamante non ten un centro de actividade catalítica, polo que necesita ser pretratada antes do revestimento químico do po de diamante. O método tradicional de pretratamento do revestimento químico é a eliminación de aceite, o engrosamento, a sensibilización e a activación.
(1) Eliminación de aceite, engrosamento: a eliminación de aceite ten como obxectivo principal eliminar o aceite, as manchas e outros contaminantes orgánicos da superficie do po de diamante, para garantir un axuste perfecto e un bo rendemento do revestimento posterior. O engrosamento pode formar pequenos buratos e gretas na superficie do diamante, aumentando a rugosidade superficial do diamante, o que non só favorece a adsorción de ións metálicos neste lugar, facilitando o posterior revestimento químico e galvanoplastia, senón que tamén forma escalóns na superficie do diamante, proporcionando condicións favorables para o crecemento da capa de deposición de metal de revestimento químico ou galvanoplastia.
Normalmente, o paso de eliminación de aceite adoita empregar NaOH e outra solución alcalina como solución de eliminación de aceite, e para o paso de engrosamento, utilízase ácido nítrico e outra solución ácida como solución química bruta para gravar a superficie do diamante. Ademais, estes dous enlaces deben usarse cunha máquina de limpeza ultrasónica, o que favorece a mellora da eficiencia da eliminación e engrosamento do aceite en po de diamante, aforrando tempo no proceso de eliminación e engrosamento do aceite e garantindo o efecto de eliminación de aceite e po de engrosamento.
(2) Sensibilización e activación: o proceso de sensibilización e activación é o paso máis crítico de todo o proceso de galvanoplastia química, o que está directamente relacionado coa posibilidade de levar a cabo a galvanoplastia química. A sensibilización consiste en adsorber substancias facilmente oxidables na superficie do po de diamante que non teñen capacidade autocatalítica. A activación consiste en adsorber a oxidación do ácido hipofosfórico e os ións metálicos catalíticamente activos (como o paladio metálico) na redución das partículas de níquel, para acelerar a velocidade de deposición do galvanoplastia na superficie do po de diamante.
En xeral, o tempo de tratamento de sensibilización e activación é demasiado curto, a formación de puntos de paladio do metal na superficie do diamante é menor, a adsorción do revestimento é insuficiente, a capa de revestimento cae facilmente ou é difícil formar un revestimento completo e o tempo de tratamento é demasiado longo, o que provocará o desperdicio de puntos de paladio, polo que o mellor tempo para o tratamento de sensibilización e activación é de 20 a 30 minutos.
(3) Níquel químico: o proceso de níquel químico non só se ve afectado pola composición da solución de revestimento, senón tamén pola temperatura e o valor do pH da solución de revestimento. No níquel químico tradicional a alta temperatura, a temperatura xeral estará entre 80 e 85 ℃, por riba dos 85 ℃ é doado que se produza a descomposición da solución de revestimento, e a unha temperatura inferior a 85 ℃, maior será a velocidade de reacción. A medida que aumenta o valor do pH, a velocidade de deposición do revestimento aumentará, pero o pH tamén provocará que a formación de sedimentos de sales de níquel inhiba a velocidade de reacción química, polo que no proceso de níquel químico, optimizando a composición e a proporción da solución de revestimento químico, as condicións do proceso de revestimento químico, contrólanse a velocidade de deposición do revestimento químico, a densidade do revestimento, a resistencia á corrosión do revestimento e o método de densidade do revestimento, o po de diamante de revestimento debe satisfacer a demanda do desenvolvemento industrial.
Ademais, unha soa capa pode non alcanzar o grosor de capa ideal e pode haber burbullas, buratos e outros defectos, polo que se poden aplicar varias capas para mellorar a calidade do revestimento e aumentar a dispersión do po de diamante revestido.
2. electroníquel
Debido á presenza de fósforo na capa de revestimento despois do niquelado químico con diamante, isto leva a unha mala condutividade eléctrica, o que afecta o proceso de carga de area da ferramenta de diamante (o proceso de fixación das partículas de diamante na superficie da matriz), polo que a capa de niquelado sen fósforo pódese usar para o niquelado. A operación específica consiste en introducir o po de diamante na solución de revestimento que contén ións de níquel, as partículas de diamante entran en contacto co eléctrodo negativo de potencia no cátodo, o bloque de níquel metálico mergúllase na solución de niquelado e conéctase co eléctrodo positivo de potencia para converterse no ánodo. Mediante a acción electrolítica, os ións de níquel libres na solución de revestimento redúcense a átomos na superficie do diamante, e os átomos medran no revestimento.
01 Composición da solución de galvanoplastia
Do mesmo xeito que a solución de galvanoplastia química, a solución de galvanoplastia proporciona principalmente os ións metálicos necesarios para o proceso de galvanoplastia e controla o proceso de deposición de níquel para obter o revestimento metálico requirido. Os seus principais compoñentes inclúen o sal principal, o axente activo do ánodo, o axente tampón, os aditivos, etc.
(1) Sal principal: úsase principalmente sulfato de níquel, aminosulfonato de níquel, etc. En xeral, canto maior sexa a concentración do sal principal, máis rápida será a difusión na solución de galvanoplastia, maior será a eficiencia da corrente e a taxa de deposición do metal, pero os grans do revestimento faranse grosos e, a diminución da concentración do sal principal, peor será a condutividade do revestimento e será difícil de controlar.
(2) Axente activo do ánodo: porque o ánodo é fácil de pasivar, ten unha condutividade deficiente, o que afecta á uniformidade da distribución de corrente, polo que é necesario engadir cloruro de níquel, cloruro de sodio e outros axentes como activador anódico para promover a activación do ánodo e mellorar a densidade de corrente da pasivación do ánodo.
(3) Axente tampón: do mesmo xeito que a solución de galvanoplastia química, o axente tampón pode manter a estabilidade relativa da solución de galvanoplastia e o pH do cátodo, de xeito que poida fluctuar dentro do rango admisible do proceso de galvanoplastia. Os axentes tampón comúns conteñen ácido bórico, ácido acético, bicarbonato de sodio, etc.
(4) Outros aditivos: segundo os requisitos do revestimento, engade a cantidade correcta de axente abrillantador, axente nivelador, axente humectante e axente misceláneo e outros aditivos para mellorar a calidade do revestimento.
02 Fluxo de níquel electrochapado con diamante
1. pretratamento antes do chapado: o diamante a miúdo non é condutor e necesita ser chapado cunha capa de metal mediante outros procesos de revestimento. O método de chapado químico úsase a miúdo para prechapar unha capa de metal e engrosarla, polo que a calidade do revestimento químico afectará á calidade da capa de chapado ata certo punto. En xeral, o contido de fósforo no revestimento despois do chapado químico ten un grande impacto na calidade do revestimento, e o revestimento con alto contido de fósforo ten unha resistencia á corrosión relativamente mellor en ambientes ácidos, a superficie do revestimento ten máis bulbos tumorais, gran rugosidade superficial e ningunha propiedade magnética; o revestimento con fósforo medio ten resistencia á corrosión e ao desgaste; o revestimento con baixo contido de fósforo ten unha condutividade relativamente mellor.
Ademais, canto menor sexa o tamaño das partículas do po de diamante, maior será a superficie específica. Ao revestir, é doado que flote na solución de galvanoplastia, o que producirá fugas, galvanoplastia e fenómeno de capa solta de revestimento. Antes de galvanoplastia, é necesario controlar o contido de P e a calidade do revestimento, para controlar a condutividade e a densidade do po de diamante para mellorar a facilidade de flotación do po.
2, niquelado: na actualidade, o revestimento de po de diamante adoita adoptar o método de revestimento por rolamento, é dicir, engádese a cantidade correcta de solución de galvanoplastia no envasado, unha certa cantidade de po de diamante artificial na solución de galvanoplastia, a través da rotación da botella, impulsa o po de diamante no envasado para que role. Ao mesmo tempo, o eléctrodo positivo conéctase co bloque de níquel e o eléctrodo negativo conéctase co po de diamante artificial. Baixo a acción do campo eléctrico, os ións de níquel libres na solución de revestimento forman níquel metálico na superficie do po de diamante artificial. Non obstante, este método ten os problemas de baixa eficiencia de revestimento e revestimento desigual, polo que xurdiu o método de eléctrodo rotatorio.
O método do eléctrodo rotatorio consiste en xirar o cátodo no revestimento de po de diamante. Deste xeito, pódese aumentar a área de contacto entre o eléctrodo e as partículas de diamante, aumentar a condutividade uniforme entre as partículas, mellorar o fenómeno desigual do revestimento e mellorar a eficiencia da produción do revestimento de níquel de diamante.
breve resumo
Como principal materia prima das ferramentas de diamante, a modificación superficial do micropó de diamante é un medio importante para mellorar a forza de control da matriz e a vida útil das ferramentas. Para mellorar a taxa de carga de area das ferramentas de diamante, normalmente pódese depositar unha capa de níquel e fósforo na superficie do micropó de diamante para obter unha certa condutividade e, a continuación, engrosar a capa de revestimento mediante niquelado e mellorar a condutividade. Non obstante, débese ter en conta que a propia superficie do diamante non ten un centro activo catalítico, polo que precisa ser pretratada antes do revestimento químico.
documentación de referencia:
Liu Han. Estudo sobre a tecnoloxía de revestimento superficial e a calidade do micropó de diamante artificial [D]. Instituto Tecnolóxico de Zhongyuan.
Yang Biao, Yang Jun e Yuan Guangsheng. Estudo sobre o proceso de pretratamento do revestimento superficial de diamante [J]. Estandarización do espazo-espazo.
Li Jinghua. Investigación sobre a modificación superficial e a aplicación de micropó de diamante artificial empregado para serras de arame [D]. Instituto Tecnolóxico de Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei e outros. Proceso de niquelado químico da superficie dun diamante artificial [J]. Journal of IOL.
Este artigo está reimpreso na rede de materiais superduros
Data de publicación: 13 de marzo de 2025
