วิธีเคลือบผงเพชร?

ในการผลิตเพื่อการเปลี่ยนแปลงระดับสูงการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านพลังงานสะอาดและเซมิคอนดักเตอร์และการพัฒนาอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ด้วยประสิทธิภาพสูงและความสามารถในการประมวลผลความแม่นยำสูงของเครื่องมือเพชรที่เพิ่มความต้องการ แต่ผงเพชรเทียมเช่นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุด เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้โดยทั่วไปอุตสาหกรรมจะใช้การเคลือบผิวผงเพชรกับวัสดุโลหะเพื่อปรับปรุงลักษณะพื้นผิวเพิ่มความทนทานเพื่อปรับปรุงคุณภาพโดยรวมของเครื่องมือ

วิธีการเคลือบผิวผงเพชรนั้นมีมากขึ้นรวมถึงการชุบเคมี, การชุบด้วยไฟฟ้า, การชุบแมกนีตรอน, การชุบระเหยสูญญากาศ, ปฏิกิริยาระเบิดร้อน ฯลฯ รวมถึงการชุบเคมีและการชุบด้วยกระบวนการที่เป็นผู้ใหญ่การเคลือบสม่ำเสมอสามารถควบคุมองค์ประกอบการเคลือบและความหนาได้อย่างแม่นยำ

1. การชุบเคมี

การเคลือบสารเคมีผงเพชรคือการใส่ผงเพชรที่ได้รับการบำบัดลงในสารละลายสารเคมีและสะสมไอออนของโลหะในสารละลายเคลือบผ่านการกระทำของสารลดลงในสารละลายเคลือบสารเคมีทำให้เกิดการเคลือบโลหะหนาแน่น ในปัจจุบันการชุบเคมีเพชรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือโลหะผสมไบนารีชุบนิกเกิล-ฟอสฟอรัส (NI-P) โลหะผสมมักเรียกว่าการชุบนิกเกิลเคมี

01 องค์ประกอบของสารละลายชุบนิกเกิลเคมี

องค์ประกอบของสารละลายชุบเคมีมีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อความก้าวหน้าที่ราบรื่นเสถียรภาพและคุณภาพการเคลือบของปฏิกิริยาเคมี มันมักจะมีเกลือหลัก, สารลด, คอมเพล็กซ์, บัฟเฟอร์, โคลง, ตัวเร่งความเร็ว, สารลดแรงตึงผิวและส่วนประกอบอื่น ๆ สัดส่วนของแต่ละองค์ประกอบจะต้องมีการปรับอย่างรอบคอบเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การเคลือบที่ดีที่สุด

1, เกลือหลัก: โดยปกติแล้วนิกเกิลซัลเฟต, นิกเกิลคลอไรด์, กรดอะมิโนนิกเกิล, นิกเกิลคาร์บอเนต ฯลฯ บทบาทหลักคือการจัดหาแหล่งนิกเกิล

2. ตัวแทนลดลง: ส่วนใหญ่ให้ไฮโดรเจนอะตอมลด Ni2 + ในสารละลายชุบลงใน Ni และฝากไว้บนพื้นผิวของอนุภาคเพชรซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในสารละลายชุบ ในอุตสาหกรรมฟอสเฟตโซเดียมทุติยภูมิที่มีความสามารถในการลดที่แข็งแกร่งต้นทุนต่ำและความเสถียรของการชุบที่ดีส่วนใหญ่จะใช้เป็นตัวแทนลด ระบบการลดสามารถทำให้การชุบเคมีที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิสูง

3, สารที่ซับซ้อน: สารละลายการเคลือบสามารถตกตะกอนเพิ่มความเสถียรของสารละลายเคลือบยืดอายุการใช้งานของสารละลายการชุบปรับปรุงความเร็วการสะสมของนิกเกิลปรับปรุงคุณภาพของชั้นเคลือบโดยทั่วไปใช้กรดซัคซินกรดซิตริกกรดแลคติคและกรดอินทรีย์อื่น ๆ

4. ส่วนประกอบอื่น ๆ : ตัวปรับให้เข้ากับการสลายตัวของสารละลายชุบ แต่เนื่องจากมันจะส่งผลกระทบต่อการเกิดปฏิกิริยาการชุบเคมีจึงต้องใช้ปานกลาง บัฟเฟอร์สามารถผลิต H + ในระหว่างปฏิกิริยาการชุบนิกเกิลทางเคมีเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรของค่า pH อย่างต่อเนื่อง สารลดแรงตึงผิวสามารถลดความพรุนการเคลือบได้

02 กระบวนการชุบนิกเกิลเคมี

การชุบสารเคมีของระบบโซเดียม hypophosphate ต้องการให้เมทริกซ์ต้องมีกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาบางอย่างและพื้นผิวเพชรเองไม่มีศูนย์กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาดังนั้นจึงต้องมีการปรับสภาพก่อนการชุบสารเคมีของผงเพชร วิธีการปรับสภาพแบบดั้งเดิมของการชุบสารเคมีคือการกำจัดน้ำมันการหยาบการแพ้และการกระตุ้น

(1) การกำจัดน้ำมันการหยาบ: การกำจัดน้ำมันส่วนใหญ่จะกำจัดน้ำมันคราบและมลพิษอินทรีย์อื่น ๆ บนพื้นผิวของผงเพชรเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพใกล้ชิดและประสิทธิภาพที่ดีของการเคลือบที่ตามมา coarsening สามารถสร้างหลุมเล็ก ๆ และรอยแตกบนพื้นผิวของเพชรเพิ่มความขรุขระพื้นผิวของเพชรซึ่งไม่เพียง แต่เอื้อต่อการดูดซับไอออนของโลหะในสถานที่นี้อำนวยความสะดวกในการชุบสารเคมีที่ตามมาและไฟฟ้า

โดยปกติแล้วขั้นตอนการกำจัดน้ำมันมักจะใช้ NaOH และสารละลายอัลคาไลน์อื่น ๆ เป็นสารละลายกำจัดน้ำมันและสำหรับขั้นตอนที่มีการทำให้เป็นกรดไนตริกและสารละลายกรดอื่น ๆ ใช้เป็นสารละลายเคมีดิบเพื่อกัดผิวเพชร นอกจากนี้การเชื่อมโยงทั้งสองนี้ควรใช้กับเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของการกำจัดน้ำมันเพชรผงและการทำให้หยาบประหยัดเวลาในการกำจัดน้ำมันและกระบวนการขรุขระและตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลกระทบของการกำจัดน้ำมันและการพูดคุยหยาบ

(2) การกระตุ้นและการเปิดใช้งาน: กระบวนการกระตุ้นและการเปิดใช้งานเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการชุบเคมีทั้งหมดซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการชุบสารเคมีหรือไม่ การแพ้คือการดูดซับสารออกซิไดซ์ได้ง่ายบนพื้นผิวของผงเพชรซึ่งไม่มีความสามารถในการรับน้ำอัตโนมัติ การเปิดใช้งานคือการดูดซับการออกซิเดชั่นของกรดไฮโปฟฟอริกและไอออนของโลหะที่ใช้งานอยู่ (เช่นแพลเลเดียมโลหะ) ในการลดลงของอนุภาคนิกเกิลเพื่อเร่งอัตราการสะสมของการเคลือบบนพื้นผิวของผงเพชร

โดยทั่วไปแล้วเวลาในการรักษาอาการแพ้และการเปิดใช้งานนั้นสั้นเกินไปการก่อตัวของจุดแพลเลเดียมโลหะพื้นผิวเพชรนั้นน้อยกว่าการดูดซับของการเคลือบไม่เพียงพอชั้นเคลือบนั้นง่ายต่อการหลุดหรือยากที่จะสร้างการเคลือบที่สมบูรณ์และเวลาในการรักษานั้นยาวเกินไป

(3) การชุบนิกเกิลเคมี: กระบวนการชุบนิกเกิลทางเคมีไม่เพียง แต่ได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบของสารละลายเคลือบเท่านั้น แต่ยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิสารละลายสารละลายและค่า pH การชุบนิกเกิลเคมีอุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิมอุณหภูมิทั่วไปจะอยู่ใน 80 ~ 85 ℃มากกว่า 85 ℃ง่ายที่จะทำให้การสลายตัวของสารละลายชุบและที่อุณหภูมิต่ำกว่า 85 ℃ยิ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น เกี่ยวกับค่า pH เมื่อค่า pH เพิ่มอัตราการสะสมจะเพิ่มขึ้น แต่ค่า pH จะทำให้เกิดการก่อตัวของตะกอนเกลือนิกเกิลยับยั้งอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีดังนั้นในกระบวนการชุบนิกเกิลทางเคมีโดยการปรับองค์ประกอบสารละลายการชุบเคมีและอัตราส่วนการชุบสารเคมี

นอกจากนี้การเคลือบเพียงครั้งเดียวอาจไม่ได้รับความหนาของการเคลือบในอุดมคติและอาจมีฟองสบู่รูเข็มและข้อบกพร่องอื่น ๆ ดังนั้นการเคลือบหลายครั้งจึงสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของการเคลือบและเพิ่มการกระจายตัวของผงเพชรเคลือบ

2. การ nickelling ไฟฟ้า

เนื่องจากการปรากฏตัวของฟอสฟอรัสในชั้นเคลือบหลังการชุบนิกเกิลเคมีเพชรมันนำไปสู่การนำไฟฟ้าที่ไม่ดีซึ่งส่งผลต่อกระบวนการโหลดทรายของเครื่องมือเพชร (กระบวนการของการตรึงอนุภาคเพชรบนพื้นผิวเมทริกซ์) การดำเนินการที่เฉพาะเจาะจงคือการใส่ผงเพชรลงในสารละลายเคลือบที่มีไอออนนิกเกิลอนุภาคเพชรสัมผัสกับอิเล็กโทรดเชิงลบพลังงานเข้าไปในแคโทดบล็อกโลหะนิกเกิลที่แช่อยู่ในสารละลายชุบและเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดบวกพลังงานเพื่อกลายเป็นขั้วบวก

01 องค์ประกอบของโซลูชันการชุบ

เช่นเดียวกับสารละลายการชุบสารเคมีสารละลาย electroplating ส่วนใหญ่จะให้ไอออนโลหะที่จำเป็นสำหรับกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าและควบคุมกระบวนการสะสมนิกเกิลเพื่อให้ได้การเคลือบโลหะที่จำเป็น ส่วนประกอบหลักของมันรวมถึงเกลือหลัก, เอเจนต์แอ็กชั่นแอคทีฟ, ตัวแทนบัฟเฟอร์, สารเติมแต่งและอื่น ๆ

(1) เกลือหลัก: ส่วนใหญ่ใช้นิกเกิลซัลเฟต, นิกเกิลอะมิโนซัลโฟเนต ฯลฯ โดยทั่วไปยิ่งมีความเข้มข้นของเกลือหลักมากเท่าไหร่การแพร่กระจายในสารละลายชุบก็ยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น

(2) เอเจนต์ที่ใช้งานอยู่ของขั้วบวก: เนื่องจากขั้วบวกนั้นง่ายต่อการพาสซีฟ, ง่ายต่อการนำไฟฟ้าที่ไม่ดีส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของการกระจายในปัจจุบันดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มนิกเกิลคลอไรด์โซเดียมคลอไรด์และสารอื่น ๆ

(3) ตัวแทนบัฟเฟอร์: เช่นเดียวกับโซลูชันการชุบเคมีตัวแทนบัฟเฟอร์สามารถรักษาความเสถียรสัมพัทธ์ของสารละลายชุบและค่า pH แคโทดเพื่อให้สามารถผันผวนได้ภายในช่วงที่อนุญาตของกระบวนการไฟฟ้า สารกันชนทั่วไปมีกรดบอริกกรดอะซิติกโซเดียมไบคาร์บอเนตและอื่น ๆ

(4) สารเติมแต่งอื่น ๆ : ตามข้อกำหนดของการเคลือบเพิ่มปริมาณที่เหมาะสมของเอเจนต์ที่มีความสว่างตัวแทนปรับระดับตัวแทนการเปียกและตัวแทนเบ็ดเตล็ดและสารเติมแต่งอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของการเคลือบ

02 การไหลของนิกเกิลเพชร

1. การปรับสภาพก่อนการชุบ: เพชรมักจะไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและจำเป็นต้องชุบด้วยชั้นของโลหะผ่านกระบวนการเคลือบอื่น ๆ วิธีการชุบเคมีมักใช้ในการชุบโลหะและข้นขึ้นล่วงหน้าดังนั้นคุณภาพของการเคลือบสารเคมีจะส่งผลต่อคุณภาพของชั้นชุบในระดับหนึ่ง โดยทั่วไปเนื้อหาของฟอสฟอรัสในการเคลือบหลังการชุบเคมีมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของการเคลือบและการเคลือบฟอสฟอรัสสูงมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดพื้นผิวการเคลือบผิวมีกระพุ้งเนื้องอกมากขึ้น การเคลือบฟอสฟอรัสขนาดกลางมีทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอ การเคลือบฟอสฟอรัสต่ำมีค่าการนำไฟฟ้าที่ค่อนข้างดีกว่า

นอกจากนี้ขนาดอนุภาคที่เล็กกว่าของผงเพชรยิ่งพื้นที่ผิวเฉพาะที่ใหญ่ขึ้นเมื่อเคลือบง่ายต่อการลอยในสารละลายชุบจะทำให้เกิดการรั่วไหลการชุบการเคลือบปรากฏการณ์ชั้นหลวม ๆ ก่อนการชุบต้องควบคุมปริมาณ P และการเคลือบคุณภาพ

2, การชุบนิกเกิล: ในปัจจุบันการชุบผงเพชรมักจะใช้วิธีการเคลือบแบบกลิ้งนั่นคือปริมาณสารละลายไฟฟ้าที่ถูกต้องถูกเพิ่มเข้ามาในการบรรจุขวดผงเพชรเทียมจำนวนหนึ่งลงในสารละลายไฟฟ้าผ่านการหมุนของขวด ในเวลาเดียวกันอิเล็กโทรดบวกจะเชื่อมต่อกับบล็อกนิกเกิลและอิเล็กโทรดเชิงลบเชื่อมต่อกับผงเพชรเทียม ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าไอออนนิกเกิลฟรีในสารละลายชุบสร้างนิกเกิลโลหะบนพื้นผิวของผงเพชรเทียม อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีปัญหาของประสิทธิภาพการเคลือบต่ำและการเคลือบที่ไม่สม่ำเสมอดังนั้นวิธีการหมุนของอิเล็กโทรดจึงเกิดขึ้น

วิธีอิเล็กโทรดแบบหมุนได้คือการหมุนแคโทดในการชุบผงเพชร วิธีนี้สามารถเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอนุภาคเพชรเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าที่สม่ำเสมอระหว่างอนุภาคปรับปรุงปรากฏการณ์ที่ไม่สม่ำเสมอของการเคลือบและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตของการชุบนิกเกิลเพชร

สรุปสั้น ๆ

ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบหลักของเครื่องมือเพชรการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของเพชร micropowder เป็นวิธีที่สำคัญในการปรับปรุงแรงควบคุมเมทริกซ์และปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องมือ เพื่อปรับปรุงอัตราการโหลดทรายของเครื่องมือเพชรชั้นของนิกเกิลและฟอสฟอรัสสามารถชุบลงบนพื้นผิวของเพชร micropowder เพื่อให้มีค่าการนำไฟฟ้าบางอย่างและจากนั้นทำให้ชั้นชุบโดยการชุบนิกเกิลและเพิ่มค่าการนำไฟฟ้า อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าพื้นผิวเพชรนั้นไม่มีศูนย์กลางตัวเร่งปฏิกิริยาดังนั้นจึงต้องมีการปรับสภาพก่อนการชุบสารเคมี

เอกสารอ้างอิง:

Liu Han ศึกษาเทคโนโลยีการเคลือบผิวและคุณภาพของผงไมโครเพชรเทียม [D] สถาบันเทคโนโลยี Zhongyuan

Yang Biao, Yang Jun และ Yuan Guangsheng ศึกษากระบวนการปรับสภาพของการเคลือบผิวเพชร [J] มาตรฐานอวกาศพื้นที่

Li Jinghua การวิจัยเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและการประยุกต์ใช้ผงไมโครเพชรเทียมที่ใช้สำหรับเลื่อยลวด [D] สถาบันเทคโนโลยี Zhongyuan

Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, et al. กระบวนการชุบนิกเกิลเคมีของพื้นผิวเพชรเทียม [J] วารสาร IOL

บทความนี้พิมพ์ซ้ำในเครือข่ายวัสดุ Superhard