Com recobrir la pols de diamant?

A mesura que la fabricació s'endinsa en la transformació d'alta gamma, el ràpid desenvolupament en el camp de l'energia neta i el desenvolupament de la indústria dels semiconductors i la fotovoltaica, amb una alta eficiència i una capacitat de processament d'alta precisió, augmenta la demanda d'eines de diamant, però la pols de diamant artificial com a matèria primera més important, el comtat de diamants i la força de subjecció de la matriu no són forts, la vida útil inicial de l'eina de carbur no és llarga. Per resoldre aquests problemes, la indústria generalment adopta el recobriment superficial de pols de diamant amb materials metàl·lics, per millorar les seves característiques superficials, augmentar la durabilitat i millorar la qualitat general de l'eina.

El mètode de recobriment superficial en pols de diamant és més, incloent-hi el recobriment químic, la galvanoplàstia, el recobriment per pulverització catòdica magnetrònica, el recobriment per evaporació al buit, la reacció d'esclat en calent, etc., incloent-hi el recobriment químic i el recobriment amb un procés madur, un recobriment uniforme, que pot controlar amb precisió la composició i el gruix del recobriment, els avantatges del recobriment personalitzat, s'han convertit en la tecnologia més utilitzada de la indústria.

1. recobriment químic

El recobriment químic de pols de diamant consisteix a introduir la pols de diamant tractada a la solució de recobriment químic i dipositar els ions metàl·lics a la solució de recobriment mitjançant l'acció de l'agent reductor de la solució de recobriment químic, formant un recobriment metàl·lic dens. Actualment, el recobriment químic de diamants més utilitzat és l'aliatge binari de níquel químic-fòsfor (Ni-P) que se sol anomenar níquel químic.

01 Composició de la solució de niquelat químic

La composició de la solució de recobriment químic té una influència decisiva en el bon progrés, l'estabilitat i la qualitat del recobriment de la seva reacció química. Normalment conté sal principal, agent reductor, complexant, tampó, estabilitzador, accelerador, tensioactiu i altres components. Cal ajustar acuradament la proporció de cada component per aconseguir el millor efecte de recobriment.

1, sal principal: normalment sulfat de níquel, clorur de níquel, àcid aminosulfònic de níquel, carbonat de níquel, etc., la seva funció principal és proporcionar una font de níquel.

2. Agent reductor: principalment proporciona hidrogen atòmic, redueix el Ni2+ de la solució de recobriment a Ni i el diposita a la superfície de les partícules de diamant, que és el component més important de la solució de recobriment. A la indústria, el fosfat secundari de sodi amb una forta capacitat de reducció, baix cost i bona estabilitat de recobriment s'utilitza principalment com a agent reductor. El sistema de reducció pot aconseguir recobriments químics a baixa i alta temperatura.

3, agent complex: la solució de recobriment pot precipitar la precipitació, millorar l'estabilitat de la solució de recobriment, allargar la vida útil de la solució de recobriment, millorar la velocitat de deposició del níquel, millorar la qualitat de la capa de recobriment, generalment s'utilitza àcid succinic, àcid cítric, àcid làctic i altres àcids orgànics i les seves sals.

4. Altres components: l'estabilitzador pot inhibir la descomposició de la solució de recobriment, però com que afectarà l'aparició de la reacció química de recobriment, cal un ús moderat; el tampó pot produir H+ durant la reacció de recobriment de níquel químic per garantir l'estabilitat contínua del pH; el tensioactiu pot reduir la porositat del recobriment.

02 El procés de niquelat químic

El recobriment químic del sistema d'hipofosfat de sodi requereix que la matriu tingui una certa activitat catalítica, i la superfície del diamant en si no té un centre d'activitat catalítica, per la qual cosa cal pretractar-la abans del recobriment químic de la pols de diamant. El mètode tradicional de pretractament del recobriment químic és l'eliminació d'oli, l'engruiximent, la sensibilització i l'activació.

(1) Eliminació d'oli, engruiximent: l'eliminació d'oli consisteix principalment a eliminar l'oli, les taques i altres contaminants orgànics de la superfície de la pols de diamant, per garantir un ajust perfecte i un bon rendiment del recobriment posterior. L'engruiximent pot formar alguns petits forats i esquerdes a la superfície del diamant, augmentant la rugositat superficial del diamant, cosa que no només afavoreix l'adsorció d'ions metàl·lics en aquest lloc, facilita el posterior recobriment químic i galvanoplàstia, sinó que també forma esglaons a la superfície del diamant, proporcionant condicions favorables per al creixement de la capa de deposició de metall de recobriment químic o galvanoplàstia.

Normalment, el pas d'eliminació d'oli sol utilitzar NaOH i altres solucions alcalines com a solució d'eliminació d'oli, i per al pas d'engruiximent, s'utilitza àcid nítric i altres solucions àcides com a solució química crua per gravar la superfície del diamant. A més, aquests dos enllaços s'han d'utilitzar amb una màquina de neteja per ultrasons, que contribueix a millorar l'eficiència de l'eliminació i engruiximent de l'oli en pols de diamant, estalviar temps en el procés d'eliminació i engruiximent de l'oli i garantir l'efecte d'eliminació d'oli i la pols gruixuda.

(2) Sensibilització i activació: el procés de sensibilització i activació és el pas més crític de tot el procés de recobriment químic, que està directament relacionat amb si es pot dur a terme el recobriment químic. La sensibilització consisteix a adsorbir substàncies fàcilment oxidables a la superfície de la pols de diamant que no tenen capacitat autocatalítica. L'activació consisteix a adsorbir l'oxidació de l'àcid hipofosfòric i els ions metàl·lics catalíticament actius (com el pal·ladi metàl·lic) en la reducció de partícules de níquel, per tal d'accelerar la velocitat de deposició del recobriment a la superfície de la pols de diamant.

En general, el temps de tractament de sensibilització i activació és massa curt, la formació de punts de pal·ladi metàl·lics de la superfície del diamant és menor, l'adsorció del recobriment és insuficient, la capa de recobriment es desprèn fàcilment o és difícil formar un recobriment complet, i el temps de tractament és massa llarg, cosa que farà que el punt de pal·ladi es malgasti, per tant, el millor moment per al tractament de sensibilització i activació és de 20 a 30 minuts.

(3) Níquel químic: el procés de níquel químic no només es veu afectat per la composició de la solució de recobriment, sinó que també es veu afectat per la temperatura i el valor del pH de la solució de recobriment. En el cas del níquel químic tradicional d'alta temperatura, la temperatura general és de 80 a 85 ℃, és fàcil que la solució de recobriment es descompongui per sobre de 85 ℃, i a temperatures inferiors a 85 ℃, la velocitat de reacció és més ràpida. A mesura que augmenta el pH, la velocitat de deposició del recobriment augmenta, però el pH també inhibeix la velocitat de reacció química en forma de sediment de sals de níquel. Per tant, en el procés de níquel químic, optimitzant la composició i la proporció de la solució de recobriment químic, les condicions del procés de recobriment químic, controlant la velocitat de deposició del recobriment químic, la densitat del recobriment, la resistència a la corrosió del recobriment i el mètode de densitat del recobriment, la pols de diamant del recobriment es pot satisfer la demanda del desenvolupament industrial.

A més, un sol recobriment pot no aconseguir el gruix ideal del recobriment, i hi pot haver bombolles, forats i altres defectes, de manera que es poden aplicar múltiples recobriments per millorar la qualitat del recobriment i augmentar la dispersió de la pols de diamant recoberta.

2. electroníquel

A causa de la presència de fòsfor a la capa de recobriment després del niquelat químic de diamant, això provoca una mala conductivitat elèctrica, que afecta el procés de càrrega de sorra de l'eina de diamant (el procés de fixació de les partícules de diamant a la superfície de la matriu), de manera que la capa de recobriment sense fòsfor es pot utilitzar per al niquelat. L'operació específica consisteix a introduir la pols de diamant a la solució de recobriment que conté ions de níquel, les partícules de diamant entren en contacte amb l'elèctrode negatiu de potència al càtode, el bloc de níquel metàl·lic submergit a la solució de recobriment i connectat amb l'elèctrode positiu de potència per convertir-se en l'ànode, mitjançant l'acció electrolítica, els ions de níquel lliures a la solució de recobriment es redueixen a àtoms a la superfície del diamant i els àtoms creixen al recobriment.

01 Composició de la solució de galvanoplàstia

Igual que la solució de galvanoplàstia química, la solució de galvanoplàstia proporciona principalment els ions metàl·lics necessaris per al procés de galvanoplàstia i controla el procés de deposició de níquel per obtenir el recobriment metàl·lic requerit. Els seus components principals inclouen la sal principal, l'agent actiu de l'ànode, l'agent tampó, els additius, etc.

(1) Sal principal: principalment utilitzant sulfat de níquel, aminosulfonat de níquel, etc. Generalment, com més alta sigui la concentració de sal principal, més ràpida serà la difusió a la solució de recobriment, més alta serà l'eficiència del corrent, la velocitat de deposició del metall, però els grans del recobriment es tornaran gruixuts i, com més disminueixi la concentració de sal principal, pitjor serà la conductivitat del recobriment i serà difícil de controlar.

(2) Agent actiu de l'ànode: com que l'ànode és fàcil de passivar, té una conductivitat deficient, cosa que afecta la uniformitat de la distribució del corrent, cal afegir clorur de níquel, clorur de sodi i altres agents com a activador anòdic per promoure l'activació de l'ànode i millorar la densitat de corrent de l'ànode.

(3) Agent tampó: igual que la solució de galvanoplàstia química, l'agent tampó pot mantenir l'estabilitat relativa de la solució de galvanoplàstia i el pH del càtode, de manera que pot fluctuar dins del rang permès del procés de galvanoplàstia. L'agent tampó comú té àcid bòric, àcid acètic, bicarbonat de sodi, etc.

(4) Altres additius: segons els requisits del recobriment, afegiu la quantitat adequada d'agent brillant, agent anivellador, agent humectant i agent divers i altres additius per millorar la qualitat del recobriment.

02 Flux de níquel electroplacat amb diamant

1. Pretractament abans del recobriment: el diamant sovint no és conductor i s'ha de recobrir amb una capa de metall mitjançant altres processos de recobriment. El mètode de recobriment químic s'utilitza sovint per pre-recobrir una capa de metall i espessir-la, de manera que la qualitat del recobriment químic afectarà la qualitat de la capa de recobriment fins a cert punt. En general, el contingut de fòsfor al recobriment després del recobriment químic té un gran impacte en la qualitat del recobriment, i el recobriment amb alt contingut de fòsfor té una resistència a la corrosió relativament millor en ambients àcids, la superfície del recobriment té més protuberància tumoral, gran rugositat superficial i cap propietat magnètica; el recobriment amb fòsfor mitjà té resistència a la corrosió i al desgast; el recobriment amb baix contingut de fòsfor té una conductivitat relativament millor.

A més, com més petita sigui la mida de partícula de la pols de diamant, més gran serà la superfície específica. Quan es recobreix, és fàcil que la pols suri a la solució de recobriment, cosa que produirà fuites, recobriment i fenomen de capa solta de recobriment. Abans de recobrir, cal controlar el contingut de P i la qualitat del recobriment, per controlar la conductivitat i la densitat de la pols de diamant per millorar la facilitat de flotació de la pols.

2, niquelat: actualment, el recobriment de pols de diamant sovint adopta el mètode de recobriment per rodament, és a dir, s'afegeix la quantitat adequada de solució de galvanoplàstia a l'embotellat, una certa quantitat de pols de diamant artificial a la solució de galvanoplàstia, a través de la rotació de l'ampolla, impulsa la pols de diamant a l'embotellat per rodar. Al mateix temps, l'elèctrode positiu es connecta amb el bloc de níquel i l'elèctrode negatiu es connecta amb la pols de diamant artificial. Sota l'acció del camp elèctric, els ions de níquel lliures a la solució de recobriment formen níquel metàl·lic a la superfície de la pols de diamant artificial. Tanmateix, aquest mètode té els problemes de baixa eficiència de recobriment i recobriment desigual, per la qual cosa va sorgir el mètode d'elèctrode rotatiu.

El mètode d'elèctrode rotatiu consisteix a girar el càtode en el recobriment de pols de diamant. D'aquesta manera es pot augmentar l'àrea de contacte entre l'elèctrode i les partícules de diamant, augmentar la conductivitat uniforme entre les partícules, millorar el fenomen desigual del recobriment i millorar l'eficiència de producció del recobriment de níquel de diamant.

breu resum

Com a principal matèria primera de les eines de diamant, la modificació superficial de la micropols de diamant és un mitjà important per millorar la força de control de la matriu i millorar la vida útil de les eines. Per tal de millorar la velocitat de càrrega de sorra de les eines de diamant, normalment es pot recobrir una capa de níquel i fòsfor a la superfície de la micropols de diamant per tenir una certa conductivitat, i després espessir la capa de recobriment mitjançant niquelat i millorar la conductivitat. Tanmateix, cal tenir en compte que la superfície del diamant en si no té un centre actiu catalític, per la qual cosa cal pretractar-la abans del recobriment químic.

documentació de referència:

Liu Han. Estudi sobre la tecnologia de recobriment superficial i la qualitat de la micropols de diamant artificial [D]. Institut Tecnològic de Zhongyuan.

Yang Biao, Yang Jun i Yuan Guangsheng. Estudi sobre el procés de pretractament del recobriment superficial de diamants [J]. Estandardització de l'espai.

Li Jinghua. Recerca sobre la modificació superficial i l'aplicació de micropols de diamant artificial utilitzada per a serres de filferro [D]. Institut Tecnològic de Zhongyuan.

Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, et al. Procés de niquelat químic de la superfície de diamant artificial [J]. Journal of IOL.

Aquest article es reimprèn a la xarxa de materials superdurs