Өндірістің жоғары деңгейлі трансформациясына, таза энергия және жартылай өткізгіш және фотоэлектрлік өнеркәсіпті дамыту саласындағы қарқынды даму, алмаз құралдарының жоғары тиімділігі мен жоғары дәлдігімен өңдеу қабілеті жоғары сұранысқа ие, бірақ жасанды алмаз ұнтағы ең маңызды шикізат, алмаз округі және матрицаны ұстау күші күшті емес, ерте карбид құралының қызмет ету мерзімі ұзақ емес. Осы мәселелерді шешу үшін өнеркәсіп әдетте металл материалдармен гауһар ұнтағының беткі қабатын қолданады, оның беткі сипаттамаларын жақсарту, ұзақ мерзімділігін арттыру, құралдың жалпы сапасын жақсарту үшін.
Алмаз ұнтағының бетін жабу әдісі көбірек, соның ішінде химиялық қаптау, электропландау, магнетронды шашырату, вакуумды булану, ыстық жарылыс реакциясы және т.б., соның ішінде химиялық қаптау және піскен процесспен қаптау, біркелкі жабын, жабынның құрамын және қалыңдығын дәл басқара алады, теңшелген жабынның артықшылықтары, салада ең көп қолданылатын екі технологияға айналды.
1. химиялық қаптау
Алмаз ұнтағының химиялық жабыны - өңделген алмас ұнтағын химиялық жабын ерітіндісіне салу және металл иондарын химиялық жабын ерітіндісіндегі қалпына келтіру агентінің әрекеті арқылы жабын ерітіндісіне қою, тығыз металл жабын қалыптастыру. Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын алмазды химиялық қаптау химиялық никельмен қаптау-фосфор (Ni-P) екілік қорытпасы әдетте химиялық никельмен қаптау деп аталады.
01 Химиялық никельмен қаптау ерітіндісінің құрамы
Химиялық қаптау ерітіндісінің құрамы оның химиялық реакциясының бірқалыпты жүруіне, тұрақтылығына және жабу сапасына шешуші әсер етеді. Оның құрамында әдетте негізгі тұз, қалпына келтіргіш, комплекс түзуші, буфер, тұрақтандырғыш, үдеткіш, беттік белсенді зат және басқа компоненттер бар. Ең жақсы жабын әсеріне қол жеткізу үшін әрбір компоненттің пропорциясы мұқият реттелуі керек.
1, негізгі тұз: әдетте никель сульфаты, никель хлориді, никель амин сульфон қышқылы, никель карбонаты және т.б., оның негізгі рөлі никель көзін қамтамасыз ету болып табылады.
2. Тотықсыздандырғыш: ол негізінен атомдық сутегімен қамтамасыз етеді, қаптау ерітіндісіндегі Ni2+-ны Ni-ге дейін тотықсыздандырады және оны қаптау ерітіндісінің ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылатын алмаз бөлшектерінің бетіне тұндырады. Өнеркәсіпте тотықсыздандырғыш ретінде күшті қалпына келтіру қабілеті, төмен құны және жақсы жабу тұрақтылығы бар натрийдің қайталама фосфаты қолданылады. Редукция жүйесі төмен температурада және жоғары температурада химиялық қаптамаға қол жеткізе алады.
3, күрделі агент: жабын ерітіндісі жауын-шашынды тудыруы мүмкін, жабын ерітіндісінің тұрақтылығын арттырады, жабын ерітіндісінің қызмет ету мерзімін ұзартады, никельдің тұндыру жылдамдығын жақсартады, жабын қабатының сапасын жақсартады, әдетте сукцин қышқылын, лимон қышқылын, сүт қышқылын және басқа органикалық қышқылдарды және олардың тұздарын қолданады.
4. Басқа компоненттер: тұрақтандырғыш қаптама ерітіндісінің ыдырауын тежей алады, бірақ ол химиялық қаптау реакциясының пайда болуына әсер ететіндіктен, қалыпты пайдалануды қажет етеді; буфер рН үздіксіз тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін химиялық никельмен қаптау реакциясы кезінде H + шығара алады; беттік белсенді зат жабынның кеуектілігін азайта алады.
02 Химиялық никельмен қаптау процесі
Натрий гипофосфат жүйесінің химиялық қаптамасы матрицаның белгілі бір каталитикалық белсенділікке ие болуын талап етеді, ал гауһар бетінің өзінде каталитикалық белсенділік орталығы жоқ, сондықтан алмаз ұнтағын химиялық қаптау алдында алдын ала өңдеу қажет. Химиялық қаптаманың дәстүрлі алдын ала өңдеу әдісі майды кетіру, ірілеу, сенсибилизация және белсендіру болып табылады.
(1) Майды кетіру, ірілеу: майды кетіру, негізінен, келесі жабынның тығыз орналасуын және жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін алмаз ұнтағының бетіндегі майды, дақтарды және басқа органикалық ластаушы заттарды кетіру болып табылады. Дөрекілеу алмаз бетінде кішкене шұңқырлар мен жарықтар түзе алады, алмаздың бетінің кедір-бұдырлығын арттырады, бұл осы жерде металл иондарының адсорбциясына ықпал етіп қана қоймайды, кейінгі химиялық қаптау мен гальванияны жеңілдетеді, сонымен қатар гауһар бетінде қадамдар қалыптастырады, химиялық шөгу немесе металды электроплату қабатының өсуіне қолайлы жағдай жасайды.
Әдетте, майды кетіру қадамы, әдетте, майды кетіру ерітіндісі ретінде NaOH және басқа сілтілі ерітіндіні қабылдайды, ал дөрекілеу сатысы үшін алмас бетін өңдеу үшін шикі химиялық ерітінді ретінде азот қышқылы және басқа қышқыл ерітіндісі қолданылады. Сонымен қатар, бұл екі сілтеме гауһар ұнтағының майын кетірудің және ірілендірудің тиімділігін арттыруға, майды кетіру және ірілеу процесінде уақытты үнемдеуге және майды кетіру мен өрескел сөйлеу әсерін қамтамасыз етуге көмектесетін ультрадыбыстық тазалау машинасымен қолданылуы керек,
(2) Сенсибилизация және белсендіру: сенсибилизация және белсендіру процесі бүкіл химиялық қаптау процесіндегі ең маңызды қадам болып табылады, ол химиялық қаптауды жүзеге асыруға болатынына тікелей байланысты. Сенсибилизация – автокаталитикалық қабілеті жоқ алмаз ұнтағының бетіне оңай тотығатын заттарды адсорбциялау. Белсендіру алмаз ұнтағының бетінде жабынның шөгу жылдамдығын жеделдету үшін гипофосфор қышқылының және каталитикалық белсенді металл иондарының (мысалы, металл палладий) тотықсыздануын никель бөлшектерінің тотықсыздануында адсорбциялау болып табылады.
Жалпы айтқанда, сенсибилизация және белсендіруді өңдеу уақыты тым қысқа, алмаз бетіндегі металл палладий нүктесінің түзілуі аз, жабынның адсорбциясы жеткіліксіз, жабын қабаты оңай түсіп кетеді немесе толық жабынды қалыптастыру қиын және өңдеу уақыты тым ұзақ, палладий нүктесінің қалдықтарын тудырады, сондықтан өңдеудің ең жақсы уақыты сенсибилизация және ~20.
(3) Химиялық никельмен қаптау: химиялық никельмен қаптау процесі жабын ерітіндісінің құрамына ғана емес, сонымен қатар жабын ерітіндісінің температурасы мен PH мәніне де әсер етеді. Дәстүрлі жоғары температуралы химиялық никельмен қаптау, жалпы температура 80 ~ 85 ℃ болады, 85 ℃-ден жоғары, қаптама ерітіндісінің ыдырауын тудыруы оңай, ал 85 ℃ температурадан төмен температурада реакция жылдамдығы соғұрлым тезірек болады. РН мәні бойынша, рН жоғарылаған сайын жабынның тұндыру жылдамдығы артады, бірақ рН никель тұзының шөгінділерінің түзілуін де химиялық реакция жылдамдығын тежейді, сондықтан химиялық никельмен қаптау процесінде химиялық қаптау ерітіндісінің құрамы мен қатынасын, химиялық қаптау процесінің шарттарын оңтайландыру, химиялық жабынның тұндыру жылдамдығын, жабынның тығыздығын, жабынның коррозияға төзімділігін бақылау, жабынның коррозияға төзімділігі, жабынның өнеркәсіптік сұранысын қанағаттандыру үшін алмаз ұнтағын өңдеу әдісі.
Сонымен қатар, бір жабын мінсіз жабын қалыңдығына жете алмайды, көпіршіктер, саңылаулар және басқа ақаулар болуы мүмкін, сондықтан жабынның сапасын жақсарту және қапталған алмаз ұнтағының дисперсиясын арттыру үшін бірнеше жабынды алуға болады.
2. электроникельдеу
Алмазды химиялық никельмен қаптаудан кейін жабын қабатында фосфордың болуына байланысты ол нашар электрөткізгіштікке әкеледі, бұл алмаз құралының құмды тиеу процесіне әсер етеді (алмас бөлшектерін матрицаның бетіне бекіту процесі), сондықтан фосфорсыз қаптау қабатын никельмен қаптау жолында қолдануға болады. Арнайы операция құрамында никель иондары бар жабын ерітіндісіне алмас ұнтағын салу, катодқа күшті теріс электродпен жанасатын алмаз бөлшектері, қаптау ерітіндісіне батырылған және анодқа айналу үшін қуат оң электродпен қосылған никельді металл блок, электролиттік әсер арқылы жабын ерітіндісіндегі бос никель иондары алмазға дейін тотықсызданады және атомдарға айналады.
01 Қаптау ерітіндісінің құрамы
Химиялық қаптау ерітіндісі сияқты, гальваникалық ерітінді негізінен гальвания процесі үшін қажетті металл иондарын қамтамасыз етеді және қажетті металл жабынын алу үшін никельді тұндыру процесін бақылайды. Оның негізгі компоненттеріне негізгі тұз, анодты белсенді зат, буферлік агент, қоспалар және т.б.
(1) Негізгі тұз: негізінен никель сульфатын, никель аминосульфонатын және т.б. пайдаланады. Жалпы, негізгі тұз концентрациясы неғұрлым жоғары болса, қаптау ерітіндісіндегі диффузия соғұрлым тезірек болады, ток тиімділігі соғұрлым жоғары болады, металдың тұндыру жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, бірақ жабын дәндері дөрекі болады, ал негізгі тұз концентрациясының төмендеуі, соғұрлым нашар, коспаның өткізгіштігі және бақылау қиынырақ.
(2) Анодтың белсенді агенті: анод пассивацияға оңай, нашар өткізгіштікке оңай, токтың таралуының біркелкілігіне әсер ететіндіктен, анодты белсендіруге ықпал ету, анодтың пассивациясының ағымдағы тығыздығын жақсарту үшін анодтық активатор ретінде никель хлориді, натрий хлориді және басқа агенттерді қосу қажет.
(3) Буферлік агент: химиялық қаптау ерітіндісі сияқты, буферлік агент қаптау ерітіндісінің салыстырмалы тұрақтылығын және катодтың рН-ын сақтай алады, осылайша ол гальвания процесінің рұқсат етілген диапазонында ауытқуы мүмкін. Жалпы буферлік агент бор қышқылы, сірке қышқылы, натрий бикарбонаты және т.б.
(4) Басқа қоспалар: жабынның талаптарына сәйкес жабын сапасын жақсарту үшін жарқыраған агенттің, тегістегіштің, ылғалдандырғыштың және әртүрлі агенттің және басқа қоспалардың дұрыс мөлшерін қосыңыз.
02 Гауһар жалатылған никель ағыны
1. қаптау алдында алдын ала өңдеу: гауһар жиі өткізгіш емес, оны басқа жабу процестері арқылы металл қабатымен қаптау қажет. Химиялық қаптау әдісі көбінесе металдың қабатын алдын ала қаптау және қалыңдату үшін қолданылады, сондықтан химиялық жабынның сапасы қаптау қабатының сапасына белгілі бір дәрежеде әсер етеді. Жалпы айтқанда, химиялық қаптаудан кейін жабындағы фосфордың мөлшері жабынның сапасына үлкен әсер етеді, ал жоғары фосфор жабыны қышқыл ортада салыстырмалы түрде жақсы коррозияға төзімділікке ие, жабын бетінің ісіктері көбірек, бетінің кедір-бұдыры және магниттік қасиеті жоқ; орташа фосфор жабыны коррозияға төзімділікке де, тозуға төзімділікке де ие; төмен фосфор жабыны салыстырмалы түрде жақсы өткізгіштікке ие.
Сонымен қатар, гауһар ұнтағының бөлшектерінің мөлшері неғұрлым аз болса, жабын кезінде, қаптау ерітіндісінде оңай жүзетін ерекше бетінің ауданы үлкенірек, ағып кету, қаптау, жабынның борпылдақ қабаты құбылысын тудырады, қаптау алдында P мазмұны мен жабын сапасын бақылау керек, ұнтақты оңай жүзу үшін алмас ұнтағының өткізгіштігі мен тығыздығын бақылау.
2, никельмен қаптау: қазіргі уақытта алмас ұнтағымен қаптау көбінесе илектеу жабыны әдісін қолданады, яғни бөтелкедегі гауһар ұнтағын бөтелкеге айналдыру арқылы бөтелкеге құюға дұрыс мөлшерде гальваникалық ерітінді қосылады, белгілі бір мөлшерде жасанды алмас ұнтағы бөтелкенің айналуы арқылы. Бұл ретте оң электрод никель блогымен, ал теріс электрод жасанды алмаз ұнтағымен жалғанады. Электр өрісінің әсерінен қаптау ерітіндісіндегі бос никель иондары жасанды алмаз ұнтағының бетінде металл никельін түзеді. Дегенмен, бұл әдіс жабынның төмен тиімділігі мен біркелкі емес жабу мәселелеріне ие, сондықтан айналмалы электрод әдісі пайда болды.
Айналмалы электрод әдісі катодты алмаз ұнтағымен қаптауда айналдыру болып табылады. Осылайша электрод пен алмас бөлшектері арасындағы байланыс аймағын ұлғайтуға, бөлшектер арасындағы біркелкі өткізгіштікті арттыруға, жабынның біркелкі емес құбылысын жақсартуға және алмазды никельмен қаптау өндірісінің тиімділігін арттыруға болады.
қысқаша түйіндеме
Алмаз құралдарының негізгі шикізаты ретінде алмаз микроұнтағының беттік модификациясы матрицалық бақылау күшін арттырудың және құралдардың қызмет ету мерзімін жақсартудың маңызды құралы болып табылады. Алмаз құралдарының құмды жүктеу жылдамдығын жақсарту үшін, әдетте, белгілі бір өткізгіштікке ие болу үшін алмаз микроұнтағының бетіне никель мен фосфор қабатын жабуға болады, содан кейін никельмен қаптау арқылы қаптау қабатын қалыңдатуға және өткізгіштікті арттыруға болады. Дегенмен, алмас бетінің өзінде каталитикалық белсенді орталық жоқ екенін ескеру керек, сондықтан оны химиялық қаптау алдында алдын ала өңдеу қажет.
анықтамалық құжаттама:
Лю Хан. Жасанды алмаз микро ұнтағының бетін жабу технологиясы мен сапасын зерттеу [D]. Чжунюань технологиялық институты.
Ян Бяо, Ян Цзюнь және Юань Гуаншэн. Алмаз бетін жабудың алдын ала өңдеу процесін зерттеу [J]. Ғарыш кеңістігін стандарттау.
Ли Цзинхуа. Сым аралау үшін қолданылатын жасанды алмазды микро ұнтақтың бетін модификациялау және қолдану бойынша зерттеулер [D]. Чжунюань технологиялық институты.
Фан Лили, Чжэн Лян, Ву Янфэй және т.б. Жасанды алмаз бетін химиялық никельмен қаптау процесі [J]. IOL журналы.
Бұл мақала өте қатты материал желісінде қайта басылған
Хабарлама уақыты: 13 наурыз 2025 ж
