Üretimden üst düzey dönüşüme, temiz enerji, yarı iletken ve fotovoltaik endüstrilerindeki hızlı gelişmelere paralel olarak, elmas takımlara olan talep artmakta, ancak en önemli hammadde olan yapay elmas tozu, elmasın kullanım alanı ve matris tutma kuvveti nedeniyle güçlü ve kolay bir şekilde işlenmemektedir. Karbür takım ömrü uzun değildir. Bu sorunları çözmek için, endüstri genellikle metal malzemelerde elmas tozu yüzey kaplaması kullanarak yüzey özelliklerini iyileştirmekte, dayanıklılığı artırmakta ve böylece takımın genel kalitesini artırmaktadır.
Elmas tozu yüzey kaplama yöntemi, kimyasal kaplama, elektrokaplama, magnetron püskürtme kaplama, vakum buharlaştırma kaplama, sıcak patlama reaksiyonu vb. dahil olmak üzere daha fazlasını içerir, kimyasal kaplama ve olgun işlemle kaplama, düzgün kaplama, kaplama bileşimini ve kalınlığını doğru bir şekilde kontrol edebilir, özelleştirilmiş kaplamanın avantajları, endüstride en yaygın kullanılan iki teknoloji haline gelmiştir.
1. kimyasal kaplama
Elmas tozu kimyasal kaplama, işlenmiş elmas tozunu kimyasal kaplama çözeltisine koymak ve kimyasal kaplama çözeltisindeki indirgeyici maddenin etkisiyle metal iyonlarını kaplama çözeltisine biriktirerek yoğun bir metal kaplama oluşturmaktır. Günümüzde en yaygın kullanılan elmas kimyasal kaplama yöntemi, kimyasal nikel kaplamadır - fosfor (Ni-P) ikili alaşımı genellikle kimyasal nikel kaplama olarak adlandırılır.
01 Kimyasal nikel kaplama çözeltisinin bileşimi
Kimyasal kaplama çözeltisinin bileşimi, kimyasal reaksiyonunun sorunsuz ilerlemesi, kararlılığı ve kaplama kalitesi üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir. Genellikle ana tuz, indirgeyici madde, kompleks oluşturucu, tampon, stabilizatör, hızlandırıcı, yüzey aktif madde ve diğer bileşenleri içerir. En iyi kaplama etkisini elde etmek için her bir bileşenin oranının dikkatlice ayarlanması gerekir.
1, ana tuz: genellikle nikel sülfat, nikel klorür, nikel amino sülfonik asit, nikel karbonat, vb., ana rolü nikel kaynağı sağlamaktır.
2. İndirgeyici madde: Esas olarak atomik hidrojen sağlar, kaplama çözeltisindeki Ni2+'yi Ni'ye indirger ve kaplama çözeltisinin en önemli bileşeni olan elmas parçacıklarının yüzeyine biriktirir. Endüstride, indirgeyici madde olarak ağırlıklı olarak güçlü indirgeme kabiliyetine, düşük maliyete ve iyi kaplama kararlılığına sahip sodyum sekonder fosfat kullanılır. İndirgeme sistemi, düşük ve yüksek sıcaklıklarda kimyasal kaplama elde etmeyi sağlar.
3, karmaşık madde: kaplama çözeltisi çökelmeyi çökeltebilir, kaplama çözeltisinin stabilitesini artırabilir, kaplama çözeltisinin hizmet ömrünü uzatabilir, nikelin biriktirme hızını iyileştirebilir, kaplama tabakasının kalitesini iyileştirebilir, genellikle süksinin asidi, sitrik asit, laktik asit ve diğer organik asitler ve bunların tuzlarını kullanır.
4. Diğer bileşenler: Stabilizatör, kaplama çözeltisinin ayrışmasını engelleyebilir, ancak kimyasal kaplama reaksiyonunun oluşumunu etkileyeceğinden, orta düzeyde kullanılması gerekir; tampon, pH'ın sürekli kararlılığını sağlamak için kimyasal nikel kaplama reaksiyonu sırasında H + üretebilir; yüzey aktif madde, kaplamanın gözenekliliğini azaltabilir.
02 Kimyasal nikel kaplama işlemi
Sodyum hipofosfat sisteminin kimyasal kaplaması, matrisin belirli bir katalitik aktiviteye sahip olmasını gerektirir ve elmas yüzeyinin kendisi katalitik aktivite merkezine sahip olmadığından, elmas tozunun kimyasal kaplamasından önce ön işlemden geçirilmesi gerekir. Kimyasal kaplamanın geleneksel ön işlem yöntemi, yağ giderme, kabalaştırma, hassaslaştırma ve aktivasyondur.
(1) Yağ giderme, kabalaştırma: Yağ giderme, esas olarak elmas tozunun yüzeyindeki yağı, lekeleri ve diğer organik kirleticileri gidererek, sonraki kaplamanın sıkı oturmasını ve iyi performans göstermesini sağlamak içindir. Kabalaştırma, elmas yüzeyinde bazı küçük çukurlar ve çatlaklar oluşturarak elmasın yüzey pürüzlülüğünü artırabilir. Bu, yalnızca buradaki metal iyonlarının adsorpsiyonuna yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda sonraki kimyasal kaplama ve elektrokaplama işlemlerini de kolaylaştırır, aynı zamanda elmas yüzeyinde kimyasal kaplama veya elektrokaplama metal biriktirme tabakasının büyümesi için uygun koşullar sağlayan basamaklar oluşturur.
Genellikle, yağ giderme adımında yağ giderme çözeltisi olarak NaOH ve diğer alkali çözeltiler kullanılır ve kabalaştırma adımında, elmas yüzeyini aşındırmak için ham kimyasal çözelti olarak nitrik asit ve diğer asit çözeltileri kullanılır. Ayrıca, bu iki bağlantı, elmas tozu yağ giderme ve kabalaştırma işleminin verimliliğini artırmaya, yağ giderme ve kabalaştırma sürecinde zamandan tasarruf etmeye ve yağ giderme ve kabalaştırma etkisini sağlamaya yardımcı olan ultrasonik temizleme makinesiyle birlikte kullanılmalıdır.
(2) Hassaslaştırma ve aktivasyon: Hassaslaştırma ve aktivasyon süreci, kimyasal kaplama işleminin gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğiyle doğrudan ilişkili olan tüm kimyasal kaplama sürecinin en kritik adımıdır. Hassaslaştırma, otokatalitik özelliği olmayan elmas tozunun yüzeyine kolayca oksitlenen maddelerin adsorbe edilmesidir. Aktivasyon ise, nikel parçacıklarının indirgenmesi sırasında hipofosforik asit ve katalitik olarak aktif metal iyonlarının (metal paladyum gibi) oksidasyonunu adsorbe ederek elmas tozunun yüzeyindeki kaplamanın birikme hızını artırmaktır.
Genel olarak, hassaslaştırma ve aktivasyon işlem süresi çok kısadır, elmas yüzey metal paladyum noktası oluşumu daha azdır, kaplamanın adsorpsiyonu yetersizdir, kaplama tabakasının düşmesi kolaydır veya tam bir kaplama oluşturmak zordur ve işlem süresi çok uzundur, paladyum noktası israfına neden olur, bu nedenle hassaslaştırma ve aktivasyon işlemi için en iyi zaman 20 ~ 30 dakikadır.
(3) Kimyasal nikel kaplama: Kimyasal nikel kaplama işlemi yalnızca kaplama çözeltisinin bileşiminden değil, aynı zamanda kaplama çözeltisinin sıcaklığından ve pH değerinden de etkilenir. Geleneksel yüksek sıcaklık kimyasal nikel kaplamada, genel sıcaklık 80-85℃ arasındadır, 85℃'nin üzerindeki sıcaklıklarda kaplama çözeltisinin ayrışması kolaylaşır ve 85℃'nin altındaki sıcaklıklarda reaksiyon hızı artar. pH değerinde, pH arttıkça kaplama biriktirme hızı artar, ancak pH aynı zamanda nikel tuzu tortusu oluşumuna da neden olarak kimyasal reaksiyon hızını engeller. Bu nedenle, kimyasal nikel kaplama sürecinde kimyasal kaplama çözeltisinin bileşimini ve oranını, kimyasal kaplama işlemi koşullarını optimize ederek kimyasal kaplama biriktirme hızını, kaplama yoğunluğunu, kaplama korozyon direncini, kaplama yoğunluğu yöntemini ve kaplama elmas tozunu kontrol ederek endüstriyel gelişimin talebini karşılayın.
Ayrıca, tek bir kaplama ile ideal kaplama kalınlığına ulaşılamayabilir ve kabarcıklar, iğne delikleri ve diğer kusurlar oluşabilir, bu nedenle kaplamanın kalitesini iyileştirmek ve kaplanmış elmas tozunun dağılımını artırmak için birden fazla kaplama yapılabilir.
2. elektro nikel kaplama
Elmas kimyasal nikel kaplamadan sonra kaplama tabakasında fosfor bulunması, zayıf elektrik iletkenliğine yol açar ve bu da elmas aletinin kum yükleme işlemini (elmas parçacıklarının matris yüzeyine sabitlenme süreci) etkiler. Bu nedenle, fosfor içermeyen kaplama tabakası nikel kaplama yönteminde kullanılabilir. Özel işlem, elmas tozunu nikel iyonları içeren kaplama çözeltisine koymak, elmas parçacıklarının güç negatif elektrotla katoda temas etmesini sağlamak, nikel metal bloğun kaplama çözeltisine daldırılması ve güç pozitif elektrotla bağlanarak anot haline getirilmesidir. Elektrolitik etki sayesinde, kaplama çözeltisindeki serbest nikel iyonları elmas yüzeyindeki atomlara indirgenir ve atomlar kaplamanın içine doğru büyür.
01 Kaplama çözeltisinin bileşimi
Kimyasal kaplama çözeltisi gibi, elektrokaplama çözeltisi de esas olarak elektrokaplama işlemi için gerekli metal iyonlarını sağlar ve gerekli metal kaplamayı elde etmek için nikel biriktirme sürecini kontrol eder. Ana bileşenleri arasında ana tuz, anot aktif maddesi, tampon maddesi, katkı maddeleri vb. bulunur.
(1) Ana tuz: esas olarak nikel sülfat, nikel amino sülfonat vb. kullanılır. Genellikle, ana tuz konsantrasyonu ne kadar yüksekse, kaplama çözeltisindeki difüzyon o kadar hızlı olur, akım verimliliği, metal biriktirme hızı o kadar yüksek olur, ancak kaplama taneleri kaba hale gelir ve ana tuz konsantrasyonunun azalması, kaplamanın iletkenliğini kötüleştirir ve kontrol edilmesi zorlaşır.
(2) Anot aktif maddesi: Anotun pasifleştirilmesi kolay olduğundan, iletkenliği zayıf olduğundan, akım dağılımının düzgünlüğünü etkiler, bu nedenle anot aktivasyonunu teşvik etmek, anot pasifleştirmesinin akım yoğunluğunu iyileştirmek için anodik aktivatör olarak nikel klorür, sodyum klorür ve diğer maddelerin eklenmesi gerekir.
(3) Tampon madde: Kimyasal kaplama çözeltisi gibi, tampon madde de kaplama çözeltisinin ve katot pH'ının göreceli kararlılığını koruyabilir, böylece elektrokaplama işleminin izin verilen aralığında dalgalanabilir. Yaygın tampon maddeler arasında borik asit, asetik asit, sodyum bikarbonat vb. bulunur.
(4) Diğer katkı maddeleri: Kaplamanın gereksinimlerine göre, kaplamanın kalitesini artırmak için doğru miktarda parlak madde, düzleştirici madde, ıslatıcı madde ve çeşitli maddeler ve diğer katkı maddeleri ekleyin.
02 Elmas elektrokaplamalı nikel akışı
1. Kaplama öncesi ön işlem: Elmas genellikle iletken değildir ve diğer kaplama işlemleriyle bir metal tabakasıyla kaplanması gerekir. Kimyasal kaplama yöntemi genellikle bir metal tabakasını önceden kaplamak ve kalınlaştırmak için kullanılır, bu nedenle kimyasal kaplamanın kalitesi, kaplama tabakasının kalitesini bir dereceye kadar etkiler. Genel olarak, kimyasal kaplama sonrası kaplamadaki fosfor içeriği, kaplamanın kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir ve yüksek fosforlu kaplama, asidik ortamda nispeten daha iyi korozyon direncine sahiptir, kaplama yüzeyinde daha fazla tümör çıkıntısı, yüksek yüzey pürüzlülüğü ve manyetik özellik yoktur; orta fosforlu kaplama hem korozyon direncine hem de aşınma direncine sahiptir; düşük fosforlu kaplama ise nispeten daha iyi iletkenliğe sahiptir.
Ayrıca, elmas tozunun parçacık boyutu ne kadar küçükse, özgül yüzey alanı o kadar büyük olur, kaplama sırasında kaplama çözeltisinde yüzmesi kolaylaşır, sızıntı, kaplama, kaplama gevşek tabaka fenomeni meydana gelir, kaplamadan önce P içeriğini ve kaplama kalitesini kontrol etmek gerekir, elmas tozunun iletkenliğini ve yoğunluğunu kontrol ederek tozun yüzmesini kolaylaştırmak için.
2, nikel kaplama: Günümüzde elmas tozu kaplama genellikle haddeleme kaplama yöntemini benimser; yani şişeleme kabına doğru miktarda elektrokaplama çözeltisi eklenir, belirli bir miktar yapay elmas tozu elektrokaplama çözeltisine eklenir ve şişenin dönmesiyle şişeleme kabındaki elmas tozu haddelenir. Aynı zamanda, pozitif elektrot nikel bloğa, negatif elektrot ise yapay elmas tozuna bağlanır. Elektrik alanının etkisi altında, kaplama çözeltisindeki serbest nikel iyonları yapay elmas tozunun yüzeyinde metal nikel oluşturur. Ancak bu yöntemin düşük kaplama verimliliği ve düzensiz kaplama sorunları vardır, bu nedenle döner elektrot yöntemi ortaya çıkmıştır.
Döner elektrot yöntemi, elmas tozu kaplamada katodu döndürmektir. Bu yöntem, elektrot ile elmas parçacıkları arasındaki temas alanını artırabilir, parçacıklar arasındaki homojen iletkenliği artırabilir, kaplamanın düzensizliğini iyileştirebilir ve elmas nikel kaplamanın üretim verimliliğini artırabilir.
kısa özet
Elmas takımların ana hammaddesi olan elmas mikro tozunun yüzey modifikasyonu, matris kontrol kuvvetini artırmak ve takımların kullanım ömrünü uzatmak için önemli bir araçtır. Elmas takımların kum yükleme oranını iyileştirmek için, genellikle elmas mikro tozunun yüzeyine belirli bir iletkenliğe sahip bir nikel ve fosfor tabakası kaplanabilir ve ardından nikel kaplama ile kaplama tabakası kalınlaştırılarak iletkenlik artırılabilir. Ancak, elmas yüzeyinin kendisinde katalitik aktif bir merkez bulunmadığı ve bu nedenle kimyasal kaplamadan önce ön işlemden geçirilmesi gerektiği unutulmamalıdır.
referans dokümantasyonu:
Liu Han. Yapay elmas mikro tozunun yüzey kaplama teknolojisi ve kalitesi üzerine çalışma [D]. Zhongyuan Teknoloji Enstitüsü.
Yang Biao, Yang Jun ve Yuan Guangsheng. Elmas yüzey kaplamanın ön işlem süreci üzerine çalışma [J]. Uzay uzay standardizasyonu.
Li Jinghua. Tel testerede kullanılan yapay elmas mikro tozunun yüzey modifikasyonu ve uygulaması üzerine araştırma [D]. Zhongyuan Teknoloji Enstitüsü.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei ve diğerleri. Yapay elmas yüzeyinin kimyasal nikel kaplama işlemi [J]. IOL Dergisi.
Bu makale süper sert malzeme ağında yeniden basılmıştır
Gönderi zamanı: 13 Mart 2025
