Seiring dengan transformasi manufaktur menuju kelas atas, perkembangan pesat di bidang energi bersih dan pengembangan industri semikonduktor dan fotovoltaik, dengan kemampuan pemrosesan yang efisien dan presisi tinggi, permintaan alat berlian terus meningkat, tetapi bubuk berlian buatan sebagai bahan baku terpenting, daerah berlian dan gaya penahan matriks tidak kuat, mudah, masa pakai alat karbida awal tidak lama. Untuk mengatasi masalah ini, industri umumnya mengadopsi pelapisan permukaan bubuk berlian dengan bahan logam, untuk meningkatkan karakteristik permukaannya, meningkatkan daya tahan, sehingga dapat meningkatkan kualitas alat secara keseluruhan.
Metode pelapisan permukaan serbuk intan lebih banyak lagi, meliputi pelapisan kimia, pelapisan elektro, pelapisan sputtering magnetron, pelapisan penguapan vakum, reaksi semburan panas, dan lain sebagainya, meliputi pelapisan kimia dan pelapisan dengan proses matang, pelapisan seragam, dapat secara akurat mengendalikan komposisi dan ketebalan pelapis, keunggulan pelapisan khusus, telah menjadi dua teknologi yang paling umum digunakan dalam industri.
1. pelapisan kimia
Pelapisan kimia serbuk berlian adalah meletakkan serbuk berlian yang telah diolah ke dalam larutan pelapis kimia, dan mengendapkan ion logam ke dalam larutan pelapis melalui aksi zat pereduksi dalam larutan pelapis kimia, sehingga terbentuk lapisan logam yang padat. Saat ini, pelapisan kimia berlian yang paling banyak digunakan adalah pelapisan nikel kimia-paduan biner fosfor (Ni-P) yang biasanya disebut pelapisan nikel kimia.
01 Komposisi larutan pelapisan nikel kimia
Komposisi larutan pelapisan kimia memiliki pengaruh yang menentukan pada kelancaran, stabilitas, dan kualitas pelapisan reaksi kimianya. Biasanya mengandung garam utama, zat pereduksi, pengompleks, penyangga, penstabil, akselerator, surfaktan, dan komponen lainnya. Proporsi setiap komponen perlu disesuaikan dengan hati-hati untuk mencapai efek pelapisan terbaik.
1, garam utama: biasanya nikel sulfat, nikel klorida, asam nikel amino sulfonat, nikel karbonat, dll., peran utamanya adalah menyediakan sumber nikel.
2. Agen reduktif: terutama menyediakan atom hidrogen, mereduksi Ni2+ dalam larutan pelapisan menjadi Ni dan menyimpannya di permukaan partikel berlian, yang merupakan komponen terpenting dalam larutan pelapisan. Dalam industri, natrium fosfat sekunder dengan kemampuan reduksi yang kuat, biaya rendah, dan stabilitas pelapisan yang baik terutama digunakan sebagai agen reduktif. Sistem reduksi dapat mencapai pelapisan kimia pada suhu rendah dan suhu tinggi.
3, agen kompleks: larutan pelapis dapat mengendapkan presipitasi, meningkatkan stabilitas larutan pelapis, memperpanjang masa pakai larutan pelapisan, meningkatkan kecepatan pengendapan nikel, meningkatkan kualitas lapisan pelapis, umumnya menggunakan asam suksinin, asam sitrat, asam laktat dan asam organik lainnya serta garamnya.
4. Komponen lainnya: zat penstabil dapat menghambat penguraian larutan pelapisan, tetapi karena akan memengaruhi terjadinya reaksi pelapisan kimia, perlu penggunaan sedang; penyangga dapat menghasilkan H + selama reaksi pelapisan nikel kimia untuk memastikan stabilitas pH yang berkelanjutan; surfaktan dapat mengurangi porositas pelapisan.
02 Proses pelapisan nikel kimia
Pelapisan kimia sistem natrium hipofosfat mengharuskan matriks memiliki aktivitas katalitik tertentu, dan permukaan berlian itu sendiri tidak memiliki pusat aktivitas katalitik, sehingga perlu dilakukan praperlakuan sebelum pelapisan kimia serbuk berlian. Metode praperlakuan tradisional pelapisan kimia adalah penghilangan minyak, pengasaran, sensitisasi, dan aktivasi.
(1) Penghapusan minyak, pengasaran: penghapusan minyak terutama dilakukan untuk menghilangkan minyak, noda, dan polutan organik lainnya pada permukaan bubuk berlian, untuk memastikan kecocokan yang rapat dan kinerja yang baik dari pelapisan berikutnya. Pengasaran dapat membentuk beberapa lubang dan retakan kecil pada permukaan berlian, meningkatkan kekasaran permukaan berlian, yang tidak hanya kondusif untuk penyerapan ion logam di tempat ini, memfasilitasi pelapisan kimia dan pelapisan listrik berikutnya, tetapi juga membentuk langkah-langkah pada permukaan berlian, menyediakan kondisi yang menguntungkan untuk pertumbuhan pelapisan kimia atau lapisan pengendapan logam elektroplating.
Biasanya, langkah penghilangan minyak biasanya menggunakan NaOH dan larutan alkali lainnya sebagai larutan penghilangan minyak, dan untuk langkah pengasaran, asam nitrat dan larutan asam lainnya digunakan sebagai larutan kimia mentah untuk mengetsa permukaan berlian. Selain itu, kedua tautan ini harus digunakan dengan mesin pembersih ultrasonik, yang kondusif untuk meningkatkan efisiensi penghilangan minyak dan pengasaran bubuk berlian, menghemat waktu dalam proses penghilangan minyak dan pengasaran, dan memastikan efek penghilangan minyak dan pengasaran,
(2) Sensitisasi dan aktivasi: proses sensitisasi dan aktivasi merupakan langkah paling krusial dalam keseluruhan proses pelapisan kimia, yang secara langsung terkait dengan apakah pelapisan kimia dapat dilakukan. Sensitisasi adalah untuk menyerap zat yang mudah teroksidasi pada permukaan bubuk berlian yang tidak memiliki kemampuan autokatalitik. Aktivasi adalah untuk menyerap oksidasi asam hipofosfat dan ion logam yang aktif secara katalitik (seperti logam paladium) pada reduksi partikel nikel, sehingga mempercepat laju pengendapan pelapisan pada permukaan bubuk berlian.
Secara umum, waktu perawatan sensitisasi dan aktivasi terlalu singkat, pembentukan titik paladium logam permukaan berlian lebih sedikit, penyerapan lapisan tidak mencukupi, lapisan pelapis mudah rontok atau sulit membentuk lapisan lengkap, dan waktu perawatan terlalu lama, akan menyebabkan pemborosan titik paladium, oleh karena itu, waktu terbaik untuk perawatan sensitisasi dan aktivasi adalah 20~30 menit.
(3) Pelapisan nikel kimia: proses pelapisan nikel kimia tidak hanya dipengaruhi oleh komposisi larutan pelapis, tetapi juga dipengaruhi oleh suhu larutan pelapis dan nilai PH. Pelapisan nikel kimia suhu tinggi tradisional, suhu umumnya akan berada di 80~85℃, lebih dari 85℃ mudah menyebabkan dekomposisi larutan pelapis, dan pada suhu lebih rendah dari 85℃, laju reaksi semakin cepat. Pada nilai PH, saat pH meningkat laju pengendapan pelapisan akan meningkat, tetapi pH juga akan menyebabkan pembentukan endapan garam nikel menghambat laju reaksi kimia, sehingga dalam proses pelapisan nikel kimia dengan mengoptimalkan komposisi dan rasio larutan pelapisan kimia, kondisi proses pelapisan kimia, mengendalikan laju pengendapan pelapisan kimia, kepadatan pelapisan, ketahanan korosi pelapisan, metode kepadatan pelapisan, pelapisan bubuk berlian untuk memenuhi permintaan pengembangan industri.
Selain itu, lapisan tunggal mungkin tidak mencapai ketebalan lapisan yang ideal, dan mungkin ada gelembung, lubang kecil dan cacat lainnya, sehingga lapisan ganda dapat dilakukan untuk meningkatkan kualitas lapisan dan meningkatkan penyebaran bubuk berlian berlapis.
2. elektro nikel
Karena adanya fosfor dalam lapisan pelapis setelah pelapisan nikel kimia berlian, hal itu menyebabkan konduktivitas listrik yang buruk, yang memengaruhi proses pemuatan pasir dari alat berlian (proses pemasangan partikel berlian pada permukaan matriks), sehingga lapisan pelapisan tanpa fosfor dapat digunakan dalam cara pelapisan nikel. Operasi spesifiknya adalah dengan meletakkan bubuk berlian ke dalam larutan pelapis yang mengandung ion nikel, partikel berlian bersentuhan dengan elektroda negatif daya ke dalam katode, blok logam nikel direndam dalam larutan pelapisan dan dihubungkan dengan elektroda positif daya untuk menjadi anoda, melalui aksi elektrolitik, ion nikel bebas dalam larutan pelapis direduksi menjadi atom pada permukaan berlian, dan atom-atom tumbuh ke dalam lapisan.
01 Komposisi larutan pelapisan
Seperti larutan pelapisan kimia, larutan pelapisan elektro terutama menyediakan ion logam yang diperlukan untuk proses pelapisan elektro, dan mengendalikan proses pengendapan nikel untuk memperoleh lapisan logam yang diperlukan. Komponen utamanya meliputi garam utama, agen aktif anoda, agen penyangga, aditif, dan sebagainya.
(1) Garam utama: terutama menggunakan nikel sulfat, nikel amino sulfonat, dll. Umumnya, semakin tinggi konsentrasi garam utama, semakin cepat difusi dalam larutan pelapisan, semakin tinggi efisiensi arus, laju pengendapan logam, tetapi butiran pelapis akan menjadi kasar, dan penurunan konsentrasi garam utama, konduktivitas pelapis yang lebih buruk, dan sulit dikendalikan.
(2) Agen aktif anoda: karena anoda mudah dipasifkan, konduktivitasnya mudah buruk, mempengaruhi keseragaman distribusi arus, sehingga perlu menambahkan nikel klorida, natrium klorida dan agen lainnya sebagai aktivator anoda untuk meningkatkan aktivasi anoda, meningkatkan kerapatan arus pasivasi anoda.
(3) Agen penyangga: seperti larutan pelapisan kimia, agen penyangga dapat menjaga kestabilan relatif larutan pelapisan dan pH katoda, sehingga dapat berfluktuasi dalam kisaran yang diizinkan dalam proses pelapisan elektro. Agen penyangga umum memiliki asam borat, asam asetat, natrium bikarbonat, dan sebagainya.
(4) Aditif lainnya: sesuai dengan kebutuhan pelapisan, tambahkan jumlah zat cerah, zat perata, zat pembasah dan zat lain-lain serta aditif lainnya yang tepat untuk meningkatkan kualitas pelapisan.
02 Aliran nikel elektroplating berlian
1. Perlakuan awal sebelum pelapisan: berlian sering kali tidak konduktif, dan perlu dilapisi dengan lapisan logam melalui proses pelapisan lainnya. Metode pelapisan kimia sering digunakan untuk melapisi lapisan logam terlebih dahulu dan menebal, sehingga kualitas pelapisan kimia akan memengaruhi kualitas lapisan pelapisan sampai batas tertentu. Secara umum, kandungan fosfor dalam pelapisan setelah pelapisan kimia memiliki dampak besar pada kualitas pelapisan, dan pelapisan fosfor tinggi memiliki ketahanan korosi yang relatif lebih baik dalam lingkungan asam, permukaan pelapisan memiliki lebih banyak tonjolan tumor, kekasaran permukaan yang besar dan tidak memiliki sifat magnetik; pelapisan fosfor sedang memiliki ketahanan korosi dan ketahanan aus; pelapisan fosfor rendah memiliki konduktivitas yang relatif lebih baik.
Selain itu, makin kecil ukuran partikel serbuk intan, makin besar pula luas permukaan spesifiknya. Saat pelapisan, serbuk intan mudah mengapung dalam larutan pelapisan. Akan terjadi kebocoran, pelapisan, fenomena lapisan lepas pada pelapisan. Sebelum pelapisan, perlu mengontrol kandungan P dan kualitas pelapisan. Untuk mengontrol konduktivitas dan densitas serbuk intan, sebaiknya serbuk tersebut dapat mengapung dengan baik.
2, pelapisan nikel: saat ini, pelapisan bubuk berlian sering mengadopsi metode pelapisan bergulir, yaitu, jumlah larutan elektroplating yang tepat ditambahkan dalam pembotolan, sejumlah bubuk berlian buatan ke dalam larutan elektroplating, melalui rotasi botol, menggerakkan bubuk berlian dalam pembotolan untuk bergulir. Pada saat yang sama, elektroda positif dihubungkan dengan blok nikel, dan elektroda negatif dihubungkan dengan bubuk berlian buatan. Di bawah aksi medan listrik, ion nikel bebas dalam larutan pelapisan membentuk nikel logam pada permukaan bubuk berlian buatan. Namun, metode ini memiliki masalah efisiensi pelapisan yang rendah dan pelapisan yang tidak merata, sehingga metode elektroda berputar muncul.
Metode elektroda putar adalah memutar katode pada pelapisan serbuk berlian. Cara ini dapat meningkatkan area kontak antara elektroda dan partikel berlian, meningkatkan konduktivitas seragam antara partikel, memperbaiki fenomena pelapisan yang tidak merata, dan meningkatkan efisiensi produksi pelapisan nikel berlian.
ringkasan singkat
Sebagai bahan baku utama perkakas berlian, modifikasi permukaan serbuk mikro berlian merupakan cara penting untuk meningkatkan gaya kontrol matriks dan meningkatkan masa pakai perkakas. Untuk meningkatkan laju pemuatan pasir perkakas berlian, lapisan nikel dan fosfor biasanya dapat disepuh pada permukaan serbuk mikro berlian agar memiliki konduktivitas tertentu, lalu menebalkan lapisan pelapisan dengan pelapisan nikel, dan meningkatkan konduktivitas. Namun, perlu dicatat bahwa permukaan berlian itu sendiri tidak memiliki pusat aktif katalitik, sehingga perlu diolah terlebih dahulu sebelum pelapisan kimia.
dokumentasi referensi:
Liu Han. Studi tentang teknologi pelapisan permukaan dan kualitas bubuk mikro berlian buatan [D]. Institut Teknologi Zhongyuan.
Yang Biao, Yang Jun, dan Yuan Guangsheng. Studi tentang proses praperlakuan pelapisan permukaan berlian [J]. Standardisasi ruang angkasa.
Li Jinghua. Penelitian tentang modifikasi permukaan dan aplikasi bubuk mikro berlian buatan yang digunakan untuk gergaji kawat [D]. Institut Teknologi Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, dkk. Proses pelapisan nikel kimia pada permukaan berlian buatan [J]. Jurnal IOL.
Artikel ini dicetak ulang di jaringan material superkeras
Waktu posting: 13-Mar-2025
