De snelle ontwikkeling van de productie tot en met de high-end transformatie, de ontwikkeling van schone energie en de halfgeleider- en fotovoltaïsche industrie, met een groeiende vraag naar diamantgereedschappen met een hoge efficiëntie en hoge precisie, maakt dat kunstmatig diamantpoeder als belangrijkste grondstof, en de houdkracht van de matrix, niet sterk genoeg is. De levensduur van hardmetalen gereedschappen is kort. Om deze problemen op te lossen, maakt de industrie doorgaans gebruik van diamantpoeder als oppervlaktecoating met metalen materialen om de oppervlakte-eigenschappen te verbeteren, de duurzaamheid te verhogen en zo de algehele kwaliteit van het gereedschap te verbeteren.
De oppervlaktecoatingmethode met diamantpoeder omvat meer, waaronder chemische plating, galvanisering, magnetron sputtering, vacuümverdamping, hete burst-reactie, enz., met inbegrip van chemische plating en plating met een volwassen proces, uniforme coating, kan de samenstelling en dikte van de coating nauwkeurig regelen, de voordelen van aangepaste coating, is de twee meest gebruikte technologieën in de industrie geworden.
1. chemische plating
Chemische coating van diamantpoeder houdt in dat het behandelde diamantpoeder in de chemische coatingoplossing wordt gebracht en de metaalionen in de coatingoplossing worden afgezet door de werking van het reductiemiddel in de chemische coatingoplossing, waardoor een dichte metaalcoating ontstaat. De meest gebruikte chemische coating van diamant is momenteel chemisch nikkelen. Een binaire fosforlegering (Ni-P) wordt meestal chemisch nikkelen genoemd.
01 Samenstelling van chemische nikkelplatingoplossing
De samenstelling van de chemische platingoplossing heeft een doorslaggevende invloed op het vlotte verloop, de stabiliteit en de coatingkwaliteit van de chemische reactie. Deze bevat meestal hoofdzout, reductiemiddel, complexvormer, buffer, stabilisator, versneller, oppervlakteactieve stof en andere componenten. De verhouding van elke component moet zorgvuldig worden afgestemd om het beste coatingeffect te bereiken.
1. Hoofd zout: meestal nikkelsulfaat, nikkelchloride, nikkelaminosulfonzuur, nikkelcarbonaat, enz., de belangrijkste rol is om een nikkelbron te leveren.
2. Reductiemiddel: het levert voornamelijk atomaire waterstof, reduceert Ni2+ in de plateringsoplossing tot Ni en zet dit af op het oppervlak van diamantdeeltjes, de belangrijkste component in de plateringsoplossing. In de industrie wordt natriumsecundair fosfaat, met een sterk reductievermogen, lage kosten en goede plateringsstabiliteit, voornamelijk gebruikt als reductiemiddel. Het reductiesysteem kan chemische plating bereiken bij zowel lage als hoge temperaturen.
3, complex middel: de coatingoplossing kan neerslag neerslaan, de stabiliteit van de coatingoplossing verbeteren, de levensduur van de platingoplossing verlengen, de afzettingssnelheid van nikkel verbeteren, de kwaliteit van de coatinglaag verbeteren, over het algemeen worden succinezuur, citroenzuur, melkzuur en andere organische zuren en hun zouten gebruikt.
4. Overige componenten: de stabilisator kan de ontleding van de platingoplossing remmen, maar omdat dit de chemische platingreactie beïnvloedt, is matig gebruik noodzakelijk; de buffer kan H+ produceren tijdens de chemische nikkelplatingreactie om de continue stabiliteit van de pH te garanderen; de oppervlakteactieve stof kan de porositeit van de coating verminderen.
02 Het chemische nikkelplatingproces
Chemisch plating van natriumhypofosfaat vereist dat de matrix een bepaalde katalytische activiteit heeft. Het diamantoppervlak zelf heeft geen katalytisch activiteitscentrum, dus moet het worden voorbehandeld vóór de chemische plating van diamantpoeder. De traditionele voorbehandelingsmethode voor chemisch plating bestaat uit olieverwijdering, vergroving, sensibilisatie en activering.
(1) Olieverwijdering, vergroving: olieverwijdering is voornamelijk bedoeld om olie, vlekken en andere organische verontreinigingen van het oppervlak van het diamantpoeder te verwijderen, om een goede pasvorm en goede prestaties van de daaropvolgende coating te garanderen. De vergroving kan kleine putjes en scheurtjes op het diamantoppervlak veroorzaken, de oppervlakteruwheid van diamant verhogen, wat niet alleen de adsorptie van metaalionen op deze plaats bevordert, de daaropvolgende chemische plating en galvanisering vergemakkelijkt, maar ook stappen op het diamantoppervlak vormt, waardoor gunstige omstandigheden ontstaan voor de groei van een chemische plating of galvanisering van een metaalafzettingslaag.
Normaal gesproken worden voor de olieverwijderingsstap NaOH en andere alkalische oplossingen gebruikt als olieverwijderingsoplossing, en voor de vergrovingsstap worden salpeterzuur en andere zure oplossingen gebruikt als ruwe chemische oplossing om het diamantoppervlak te etsen. Deze twee verbindingen moeten bovendien worden gebruikt in combinatie met een ultrasoon reinigingsapparaat, wat de efficiëntie van het verwijderen en vergroven van diamantpoeder verbetert, tijd bespaart tijdens het olieverwijderingsproces en het vergrovingsproces, en het effect van olieverwijdering en grove korrel waarborgt.
(2) Sensibilisatie en activering: het sensibilisatie- en activeringsproces is de meest cruciale stap in het gehele chemische platingproces en houdt direct verband met de vraag of de chemische plating kan worden uitgevoerd. Sensibilisatie is het adsorberen van gemakkelijk oxiderende stoffen op het oppervlak van diamantpoeder dat geen autokatalytisch vermogen heeft. Activering is het adsorberen van de oxidatie van hypofosforzuur en katalytisch actieve metaalionen (zoals metaalpalladium) aan de reductie van nikkeldeeltjes, om zo de afzettingssnelheid van de coating op het oppervlak van diamantpoeder te versnellen.
Over het algemeen is de tijd voor de sensibilisatie- en activeringsbehandeling te kort, is de vorming van palladiumpunt op het diamantoppervlak minder, is de adsorptie van de coating onvoldoende, valt de coatinglaag er gemakkelijk af of is het moeilijk om een volledige coating te vormen en is de behandelingstijd te lang, wat leidt tot verspilling van palladiumpunt. Daarom is de beste tijd voor de sensibilisatie- en activeringsbehandeling 20~30 minuten.
(3) Chemisch vernikkelen: het chemische vernikkelingsproces wordt niet alleen beïnvloed door de samenstelling van de coatingoplossing, maar ook door de temperatuur van de coatingoplossing en de pH-waarde. Bij traditioneel chemisch vernikkelen op hoge temperatuur zal de algemene temperatuur 80 ~ 85 ℃ zijn, boven 85 ℃ veroorzaakt het gemakkelijk ontleding van de platingoplossing, en bij een temperatuur lager dan 85 ℃, hoe sneller de reactiesnelheid. Wat de pH-waarde betreft, zal de coatingafzettingssnelheid toenemen naarmate de pH stijgt, maar de pH zal ook de vorming van nikkelzoutsedimenten remmen, de chemische reactiesnelheid, dus in het proces van chemisch vernikkelen door de samenstelling en verhouding van de chemische platingoplossing te optimaliseren, chemische platingsprocesomstandigheden, de chemische coatingafzettingssnelheid, coatingdichtheid, corrosiebestendigheid van de coating, coatingdichtheidsmethode en het coaten van diamantpoeder te controleren om te voldoen aan de vraag van industriële ontwikkeling.
Bovendien kan het voorkomen dat met één enkele laag niet de ideale laagdikte wordt bereikt en dat er luchtbelletjes, gaatjes en andere defecten ontstaan. Daarom kunnen meerdere lagen worden aangebracht om de kwaliteit van de laag te verbeteren en de spreiding van het gecoate diamantpoeder te vergroten.
2. elektronikkelen
De aanwezigheid van fosfor in de coatinglaag na chemisch nikkelen met diamant leidt tot een slechte elektrische geleidbaarheid, wat de zandbelading van het diamantgereedschap (het fixeren van de diamantdeeltjes op het matrixoppervlak) beïnvloedt. Daarom kan een fosforloze platinglaag worden gebruikt voor nikkelplating. De specifieke procedure is om het diamantpoeder in de coatingoplossing met nikkelionen te plaatsen. De diamantdeeltjes komen in contact met de negatieve elektrode in de kathode. Het nikkelmetaalblok wordt ondergedompeld in de platingoplossing en verbonden met de positieve elektrode om de anode te vormen. Door de elektrolytische werking worden de vrije nikkelionen in de coatingoplossing gereduceerd tot atomen op het diamantoppervlak, waarna deze atomen in de coating groeien.
01 Samenstelling van de platingoplossing
Net als de chemische platingoplossing levert de galvaniseeroplossing voornamelijk de benodigde metaalionen voor het galvanisatieproces en regelt het het nikkelafzettingsproces om de vereiste metaalcoating te verkrijgen. De belangrijkste componenten zijn onder andere hoofdzout, anode-actieve stof, buffermiddel, additieven, enzovoort.
(1) Hoofd zout: voornamelijk gebruikmakend van nikkel sulfaat, nikkel amino sulfonaat, enz. Over het algemeen geldt: hoe hoger de concentratie van het hoofd zout, hoe sneller de diffusie in de platingoplossing, hoe hoger de stroomefficiëntie, de metaalafzettingssnelheid, maar de coatingkorrels zullen grof worden en hoe lager de concentratie van het hoofd zout, hoe slechter de geleidbaarheid van de coating en hoe moeilijker deze te controleren is.
(2) Anode-actieve stof: omdat de anode gemakkelijk te passiveren is, gemakkelijk een slechte geleidbaarheid heeft, wat de uniformiteit van de stroomverdeling beïnvloedt, is het noodzakelijk om nikkelchloride, natriumchloride en andere stoffen toe te voegen als anodische activator om de anode-activering te bevorderen en de stroomdichtheid van de anode-passivering te verbeteren.
(3) Buffermiddel: net als de chemische platingoplossing kan het buffermiddel de relatieve stabiliteit van de platingoplossing en de pH van de kathode handhaven, zodat deze binnen het toegestane bereik van het galvanisatieproces kan fluctueren. Veelgebruikte buffermiddelen zijn boorzuur, azijnzuur, natriumbicarbonaat, enzovoort.
(4) Andere toevoegingen: voeg, afhankelijk van de vereisten van de coating, de juiste hoeveelheid glansmiddel, egalisatiemiddel, bevochtigingsmiddel en overige middelen en andere toevoegingen toe om de kwaliteit van de coating te verbeteren.
02 Diamant gegalvaniseerd nikkel vloei
1. Voorbehandeling vóór het plateren: diamant is vaak niet geleidend en moet via andere coatingprocessen worden geplateerd met een metaallaag. Chemische plating wordt vaak gebruikt om een metaallaag voor te plateren en te verdikken, waardoor de kwaliteit van de chemische coating de kwaliteit van de platinglaag tot op zekere hoogte beïnvloedt. Over het algemeen heeft het fosforgehalte in de coating na chemische plating een grote invloed op de kwaliteit ervan. Een coating met een hoog fosforgehalte heeft een relatief betere corrosiebestendigheid in een zure omgeving, het coatingoppervlak vertoont meer tumorbulge, een grote oppervlakteruwheid en geen magnetische eigenschappen; een coating met een gemiddeld fosforgehalte heeft zowel corrosiebestendigheid als slijtvastheid; een coating met een laag fosforgehalte heeft een relatief betere geleidbaarheid.
Bovendien, hoe kleiner de deeltjesgrootte van het diamantpoeder, hoe groter het specifieke oppervlak. Bij het coaten zal het gemakkelijk drijven in de platingoplossing lekkage, plating en een losse laag coating veroorzaken. Vóór het plateren is het nodig om het P-gehalte en de coatingkwaliteit te controleren en de geleidbaarheid en dichtheid van het diamantpoeder te regelen om het gemakkelijk drijven van het poeder te verbeteren.
2. Vernikkelen: Tegenwoordig wordt voor het platineren van diamantpoeder vaak de rolcoatingmethode gebruikt. Dit houdt in dat de juiste hoeveelheid galvaniseeroplossing wordt toegevoegd tijdens het bottelen, een bepaalde hoeveelheid kunstmatig diamantpoeder wordt toegevoegd aan de galvaniseeroplossing en het diamantpoeder door de rotatie van de fles wordt aangestuurd. Tegelijkertijd wordt de positieve elektrode verbonden met het nikkelblok en de negatieve elektrode met het kunstmatige diamantpoeder. Onder invloed van het elektrische veld vormen de nikkelionen die vrijkomen in de galvaniseeroplossing metaalnikkel op het oppervlak van het kunstmatige diamantpoeder. Deze methode heeft echter problemen met een lage coatingefficiëntie en een ongelijkmatige coating, waardoor de roterende-elektrodemethode ontstond.
De roterende elektrodemethode is het roteren van de kathode bij het platineren met diamantpoeder. Deze methode kan het contactoppervlak tussen de elektrode en de diamantdeeltjes vergroten, de uniforme geleidbaarheid tussen de deeltjes verbeteren, het ongelijkmatige coatingverschijnsel verbeteren en de productie-efficiëntie van diamantnikkelplating verbeteren.
korte samenvatting
Als belangrijkste grondstof voor diamantgereedschappen is oppervlaktemodificatie van diamantmicropoeder een belangrijk middel om de matrixcontrole te verbeteren en de levensduur van de gereedschappen te verlengen. Om de zandbelasting van diamantgereedschappen te verbeteren, kan doorgaans een laag nikkel en fosfor op het oppervlak van diamantmicropoeder worden aangebracht om een bepaalde geleidbaarheid te verkrijgen. Vervolgens kan de platinglaag dikker worden gemaakt door middel van nikkelplating en de geleidbaarheid worden verbeterd. Het diamantoppervlak zelf heeft echter geen katalytisch actief centrum en moet daarom vóór de chemische plating worden voorbehandeld.
referentiedocumentatie:
Liu Han. Onderzoek naar de oppervlaktecoatingtechnologie en kwaliteit van kunstmatig diamantmicropoeder [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Yang Biao, Yang Jun en Yuan Guangsheng. Studie naar het voorbehandelingsproces van diamantoppervlaktecoating [J]. Ruimtelijke standaardisatie.
Li Jinghua. Onderzoek naar oppervlaktemodificatie en toepassing van kunstmatig diamantmicropoeder voor draadzagen [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, et al. Chemisch nikkelplatingproces van kunstmatige diamantoppervlakken [J]. Journal of IOL.
Dit artikel is herdrukt in het superhard material network
Plaatsingstijd: 13-03-2025
