Dahil sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng malinis na enerhiya at semiconductor at photovoltaic, lumalaki ang demand para sa mga kagamitang diyamante dahil sa mataas na kahusayan at mataas na katumpakan ng pagproseso, ngunit ang artipisyal na pulbos ng diyamante bilang pinakamahalagang hilaw na materyal, ang lakas ng paghawak ng diyamante at ang matrix nito ay hindi malakas, madaling magtagal ang buhay ng kagamitang karbida. Upang malutas ang mga problemang ito, karaniwang ginagamit ng industriya ang patong ng ibabaw ng pulbos ng diyamante na may mga materyales na metal upang mapabuti ang mga katangian ng ibabaw nito, mapahusay ang tibay, at mapabuti ang pangkalahatang kalidad ng kagamitan.
Ang pamamaraan ng diamond powder surface coating ay higit pa, kabilang ang chemical plating, electroplating, magnetron sputtering plating, vacuum evaporation plating, hot burst reaction, atbp., kabilang ang chemical plating at plating na may mature process, pare-parehong coating, na maaaring tumpak na makontrol ang komposisyon at kapal ng patong. Ang mga bentahe ng customized coating ay naging dalawa sa pinakakaraniwang ginagamit na teknolohiya sa industriya.
1. kemikal na kalupkop
Ang kemikal na patong na may diyamanteng pulbos ay ang paglalagay ng ginamot na diyamanteng pulbos sa solusyon ng kemikal na patong, at idedeposito ang mga metal ion sa solusyon ng patong sa pamamagitan ng aksyon ng reducing agent sa solusyon ng kemikal na patong, na bumubuo ng isang siksik na patong na metal. Sa kasalukuyan, ang pinakalawak na ginagamit na kemikal na patong na may diyamanteng pulbos ay ang kemikal na nickel plating-phosphorus (Ni-P) binary alloy na karaniwang tinatawag na kemikal na nickel plating.
01 Komposisyon ng kemikal na solusyon sa nickel plating
Ang komposisyon ng solusyon sa kemikal na paglalagay ng kalupkop ay may mahalagang impluwensya sa maayos na pag-usad, katatagan, at kalidad ng patong ng kemikal na reaksyon nito. Karaniwan itong naglalaman ng pangunahing asin, reducing agent, complexer, buffer, stabilizer, accelerator, surfactant, at iba pang mga sangkap. Ang proporsyon ng bawat sangkap ay kailangang maingat na isaayos upang makamit ang pinakamahusay na epekto ng patong.
1, pangunahing asin: karaniwang nickel sulfate, nickel chloride, nickel amino sulfonic acid, nickel carbonate, atbp., ang pangunahing papel nito ay ang magbigay ng pinagmumulan ng nickel.
2. Reductive agent: pangunahing nagbibigay ito ng atomic hydrogen, binabawasan ang Ni2+ sa plating solution tungo sa Ni at idinedeposito ito sa ibabaw ng mga diamond particle, na siyang pinakamahalagang bahagi sa plating solution. Sa industriya, ang sodium secondary phosphate na may malakas na reduction ability, mababang gastos at mahusay na plating stability ay pangunahing ginagamit bilang reducing agent. Ang reduction system ay maaaring makamit ang chemical plating sa mababang temperatura at mataas na temperatura.
3, kumplikadong ahente: ang solusyon ng patong ay maaaring magdulot ng presipitasyon, mapahusay ang katatagan ng solusyon ng patong, pahabain ang buhay ng solusyon ng kalupkop, mapabuti ang bilis ng pagdedeposito ng nickel, mapabuti ang kalidad ng patong, sa pangkalahatan ay gumagamit ng succinin acid, citric acid, lactic acid at iba pang mga organic acid at ang kanilang mga asin.
4. Iba pang mga bahagi: maaaring pigilan ng stabilizer ang agnas ng solusyon ng plating, ngunit dahil makakaapekto ito sa paglitaw ng reaksiyong kemikal ng plating, kailangan ng katamtamang paggamit; ang buffer ay maaaring makagawa ng H+ sa panahon ng reaksiyong kemikal ng nickel plating upang matiyak ang patuloy na katatagan ng pH; maaaring bawasan ng surfactant ang porosity ng patong.
02 Ang proseso ng kemikal na paglalagay ng nickel
Ang kemikal na kalupkop ng sistemang sodium hypophosphate ay nangangailangan na ang matrix ay dapat mayroong tiyak na catalytic activity, at ang ibabaw mismo ng diyamante ay walang catalytic activity center, kaya kailangan itong paunang tratuhin bago ang kemikal na kalupkop ng pulbos ng diyamante. Ang tradisyonal na paraan ng paunang paggamot ng kemikal na kalupkop ay ang pag-alis ng langis, pagpapatigas, sensitization at activation.
(1) Pag-alis ng langis, pagpapatigas: Ang pag-alis ng langis ay pangunahing upang alisin ang langis, mga mantsa at iba pang organikong pollutant sa ibabaw ng pulbos ng diyamante, upang matiyak ang malapit na pagkakasya at mahusay na pagganap ng kasunod na patong. Ang pagpapatigas ay maaaring bumuo ng ilang maliliit na hukay at bitak sa ibabaw ng diyamante, na nagpapataas ng pagkamagaspang ng ibabaw ng diyamante, na hindi lamang nakakatulong sa adsorption ng mga metal ion sa lugar na ito, pinapadali ang kasunod na kemikal na kalupkop at electroplating, kundi pati na rin sa pagbuo ng mga hakbang sa ibabaw ng diyamante, na nagbibigay ng kanais-nais na mga kondisyon para sa paglago ng kemikal na kalupkop o electroplating metal deposition layer.
Karaniwan, ang hakbang sa pag-alis ng langis ay karaniwang gumagamit ng NaOH at iba pang alkaline solution bilang solusyon sa pag-alis ng langis, at para sa hakbang sa pagpapatigas, ang nitric acid at iba pang acid solution ay ginagamit bilang krudong kemikal na solusyon upang i-ukit ang ibabaw ng diyamante. Bukod pa rito, ang dalawang link na ito ay dapat gamitin kasama ng ultrasonic cleaning machine, na nakakatulong sa pagpapabuti ng kahusayan ng pag-alis at pagpapatigas ng langis ng diyamante, makatipid ng oras sa proseso ng pag-alis at pagpapatigas ng langis, at matiyak ang epekto ng pag-alis ng langis at magaspang na pagsasalita.
(2) Sensitisasyon at pag-activate: ang proseso ng sensitisasyon at pag-activate ang pinakamahalagang hakbang sa buong proseso ng kemikal na kalupkop, na direktang nauugnay sa kung maisasagawa ang kemikal na kalupkop. Ang sensitisasyon ay ang pag-adsorb ng mga madaling ma-oxidize na sangkap sa ibabaw ng pulbos ng diyamante na walang kakayahang autocatalytic. Ang pag-activate ay ang pag-adsorb ng oksihenasyon ng hypophosphoric acid at mga catalytically active metal ions (tulad ng metal palladium) sa pagbawas ng mga particle ng nickel, upang mapabilis ang deposition rate ng coating sa ibabaw ng pulbos ng diyamante.
Sa pangkalahatan, ang oras ng paggamot sa sensitization at activation ay masyadong maikli, ang pagbuo ng palladium point sa ibabaw ng metal na may diyamante ay mas kaunti, ang adsorption ng coating ay hindi sapat, ang coating layer ay madaling matanggal o mahirap bumuo ng isang kumpletong coating, at ang oras ng paggamot ay masyadong mahaba, ay magdudulot ng pag-aaksaya ng palladium point point, samakatuwid, ang pinakamahusay na oras para sa paggamot sa sensitization at activation ay 20~30min.
(3) Kemikal na nickel plating: ang proseso ng kemikal na nickel plating ay hindi lamang apektado ng komposisyon ng solusyon ng patong, kundi pati na rin ng temperatura at halaga ng PH ng solusyon ng patong. Ang tradisyonal na mataas na temperaturang kemikal na nickel plating, ang pangkalahatang temperatura ay nasa 80~85℃, na higit sa 85℃ ay madaling magdulot ng pagkabulok ng solusyon ng plating, at sa temperaturang mas mababa sa 85℃, mas mabilis ang rate ng reaksyon. Sa halaga ng PH, habang tumataas ang pH, tataas ang rate ng deposition ng patong, ngunit ang pH ay magdudulot din ng pagbuo ng nickel salt sediment na pumipigil sa rate ng reaksyon ng kemikal, kaya sa proseso ng kemikal na nickel plating, sa pamamagitan ng pag-optimize ng komposisyon at ratio ng solusyon ng kemikal na plating, mga kondisyon ng proseso ng kemikal na plating, kinokontrol ang rate ng deposition ng kemikal na patong, density ng patong, resistensya sa kalawang ng patong, pamamaraan ng density ng patong, at coating diamond powder upang matugunan ang pangangailangan ng pag-unlad ng industriya.
Bukod pa rito, maaaring hindi makamit ng isang patong ang perpektong kapal ng patong, at maaaring may mga bula, butas-butas, at iba pang mga depekto, kaya maaaring gumamit ng maraming patong upang mapabuti ang kalidad ng patong at mapataas ang pagkalat ng pinahiran na pulbos na diyamante.
2. electro nickelling
Dahil sa presensya ng phosphorus sa coating layer pagkatapos ng diamond chemical nickel plating, humahantong ito sa mahinang electrical conductivity, na nakakaapekto sa proseso ng pag-load ng buhangin ng diamond tool (ang proseso ng pag-aayos ng mga particle ng diamond sa ibabaw ng matrix), kaya ang plating layer na walang phosphorus ay maaaring gamitin sa paraan ng nickel plating. Ang partikular na operasyon ay ang paglalagay ng diamond powder sa coating solution na naglalaman ng nickel ions, ang mga particle ng diamond ay dumidikit sa power negative electrode papunta sa cathode, ang nickel metal block ay inilulubog sa plating solution at ikinonekta sa power positive electrode upang maging anode, sa pamamagitan ng electrolytic action, ang mga libreng nickel ions sa coating solution ay nababawasan sa mga atom sa ibabaw ng diamond, at ang mga atom ay lumalaki sa coating.
01 Komposisyon ng solusyon sa kalupkop
Tulad ng solusyon sa kemikal na kalupkop, ang solusyon sa electroplating ay pangunahing nagbibigay ng kinakailangang mga ion ng metal para sa proseso ng electroplating, at kinokontrol ang proseso ng pagdeposito ng nickel upang makuha ang kinakailangang patong ng metal. Kabilang sa mga pangunahing sangkap nito ang pangunahing asin, aktibong ahente ng anode, ahente ng buffer, mga additives at iba pa.
(1) Pangunahing asin: pangunahing gumagamit ng nickel sulfate, nickel amino sulfonate, atbp. Sa pangkalahatan, mas mataas ang konsentrasyon ng pangunahing asin, mas mabilis ang pagkalat sa solusyon ng plating, mas mataas ang kahusayan ng kasalukuyang, at mas mabilis ang rate ng pagdedeposito ng metal, ngunit ang mga butil ng patong ay magiging magaspang, at ang pagbaba ng konsentrasyon ng pangunahing asin, mas lumalala ang kondaktibiti ng patong, at mahirap kontrolin.
(2) Aktibong ahente ng anode: dahil ang anode ay madaling ma-passivate, madaling maging mahina ang kondaktibiti, na nakakaapekto sa pagkakapareho ng pamamahagi ng kasalukuyang, kaya kinakailangang magdagdag ng nickel chloride, sodium chloride at iba pang mga ahente bilang anodic activator upang maisulong ang pag-activate ng anode, mapabuti ang kasalukuyang density ng anode passivation.
(3) Buffer agent: tulad ng kemikal na solusyon sa paglalagay ng kalupkop, kayang mapanatili ng buffer agent ang relatibong katatagan ng solusyon sa paglalagay ng kalupkop at ang pH ng katod, upang maaari itong magbago sa loob ng pinahihintulutang saklaw ng proseso ng electroplating. Ang karaniwang buffer agent ay may boric acid, acetic acid, sodium bicarbonate at iba pa.
(4) Iba pang mga additives: ayon sa mga kinakailangan ng patong, magdagdag ng tamang dami ng bright agent, leveling agent, wetting agent at iba pang mga additives upang mapabuti ang kalidad ng patong.
02 Daloy ng nikel na may electroplated na diyamante
1. pretreatment bago ang plating: Ang diyamante ay kadalasang hindi konduktibo, at kailangang lagyan ng patong ng metal sa pamamagitan ng iba pang proseso ng patong. Ang paraan ng kemikal na plating ay kadalasang ginagamit upang i-pre-plating ang isang patong ng metal at palaputin, kaya ang kalidad ng kemikal na patong ay makakaapekto sa kalidad ng patong ng plating sa isang tiyak na lawak. Sa pangkalahatan, ang nilalaman ng phosphorus sa patong pagkatapos ng kemikal na plating ay may malaking epekto sa kalidad ng patong, at ang mataas na phosphorus coating ay may medyo mas mahusay na resistensya sa kalawang sa acidic na kapaligiran, ang ibabaw ng patong ay may mas maraming tumor umbok, malaking surface roughness at walang magnetic properties; ang medium phosphorus coating ay may parehong resistensya sa kalawang at resistensya sa pagkasira; ang mababang phosphorus coating ay may medyo mas mahusay na conductivity.
Bukod pa rito, mas maliit ang laki ng particle ng diamond powder, mas malaki ang specific surface area. Kapag pinahiran, madaling lumutang sa plating solution, maaaring magdulot ng leakage, plating, coating loose layer phenomenon. Bago ang plating, kailangang kontrolin ang P content at kalidad ng patong, para makontrol ang conductivity at density ng diamond powder para mapabuti ang madaling lumutang na pulbos.
2, nickel plating: Sa kasalukuyan, ang diamond powder plating ay kadalasang gumagamit ng rolling coating method, ibig sabihin, ang tamang dami ng electroplating solution ay idinaragdag sa bottling, isang tiyak na dami ng artipisyal na diamond powder sa electroplating solution, sa pamamagitan ng pag-ikot ng bote, itinutulak ang diamond powder sa bottling upang gumulong. Kasabay nito, ang positibong elektrod ay nakakonekta sa nickel block, at ang negatibong elektrod ay nakakonekta sa artipisyal na diamond powder. Sa ilalim ng aksyon ng electric field, ang mga nickel ion na libre sa plating solution ay bumubuo ng metal nickel sa ibabaw ng artipisyal na diamond powder. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay may mga problema sa mababang coating efficiency at hindi pantay na coating, kaya nabuo ang rotating electrode method.
Ang paraan ng pag-ikot ng elektrod ay ang pag-ikot ng katod sa diamond powder plating. Sa ganitong paraan, mapapalaki ang contact area sa pagitan ng elektrod at mga particle ng diamond, mapapahusay ang pare-parehong kondaktibiti sa pagitan ng mga particle, mapapabuti ang hindi pantay na coating phenomenon, at mapapabuti ang kahusayan sa produksyon ng diamond nickel plating.
maikling buod
Bilang pangunahing hilaw na materyal ng mga kagamitang diyamante, ang pagbabago sa ibabaw ng diamond micropowder ay isang mahalagang paraan upang mapahusay ang puwersa ng pagkontrol ng matrix at mapahaba ang buhay ng mga kagamitan. Upang mapabuti ang bilis ng pagkarga ng buhangin ng mga kagamitang diyamante, ang isang patong ng nickel at phosphorus ay karaniwang maaaring lagyan ng plating sa ibabaw ng diamond micropowder upang magkaroon ng isang tiyak na conductivity, at pagkatapos ay palaputin ang patong ng plating sa pamamagitan ng nickel plating, at mapahusay ang conductivity. Gayunpaman, dapat tandaan na ang ibabaw mismo ng diyamante ay walang catalytic active center, kaya kailangan itong paunang gamutin bago ang chemical plating.
dokumentasyon ng sanggunian:
Liu Han. Pag-aaral sa teknolohiya ng patong sa ibabaw at kalidad ng artipisyal na micro powder na diamante [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Yang Biao, Yang Jun, at Yuan Guangsheng. Pag-aaral sa proseso ng pretreatment ng diamond surface coating [J]. Standardisasyon sa espasyo.
Li Jinghua. Pananaliksik sa pagbabago sa ibabaw at aplikasyon ng artipisyal na diamond micro powder na ginagamit para sa wire saw [D]. Zhongyuan Institute of Technology.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, et al. Proseso ng kemikal na nickel plating ng artipisyal na ibabaw ng diyamante [J]. Journal of IOL.
Ang artikulong ito ay muling inilimbag sa superhard material network.
Oras ng pag-post: Mar-13-2025
