Өндірістен жоғары деңгейлі трансформацияға дейін, таза энергия, жартылай өткізгіштер және фотоэлектрлік өнеркәсіп салаларының қарқынды дамуы, жоғары тиімділік пен жоғары дәлдікті өңдеу қабілетінің арқасында алмас құралдарына деген сұраныс артып келеді, бірақ жасанды алмас ұнтағы ең маңызды шикізат ретінде қолданылады, алмас аймағы және матрицаны ұстап тұру күші күшті емес, ерте карбидті құралдардың қызмет ету мерзімі ұзақ емес. Бұл мәселелерді шешу үшін сала әдетте металл материалдармен алмас ұнтағын беткі қабатын жағуды қолданады, бұл оның беткі сипаттамаларын жақсарту, беріктікті арттыру және құралдың жалпы сапасын жақсарту үшін қолданылады.
Алмаз ұнтағымен бетін жабу әдісі химиялық қаптау, электродпен қаптау, магнетронды шашырату, вакуумды буланумен қаптау, ыстық жарылыс реакциясы және т.б. сияқты әдістерді қамтиды, соның ішінде химиялық қаптау және жетілген процесс арқылы қаптау, біркелкі қаптау, жабынның құрамы мен қалыңдығын дәл басқара алады, бұл ретте жасалған қаптаудың артықшылығы сала бойынша ең көп қолданылатын екі технологияға айналды.
1. химиялық қаптама
Алмаз ұнтағымен химиялық жабын жасау - өңделген алмас ұнтағын химиялық жабын ерітіндісіне салып, металл иондарын химиялық жабын ерітіндісіндегі тотықсыздандырғыштың әрекеті арқылы жабын ерітіндісіне салып, тығыз металл жабын түзеді. Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын алмас химиялық жабын жасау - 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 тегіс жүруіне, тұрақтылығына және қаптау сапасына шешуші әсер етеді. Әдетте оның құрамында негізгі тұз, тотықсыздандырғыш, кешен түзгіш, буфер, тұрақтандырғыш, үдеткіш, беттік белсенді зат және басқа да компоненттер болады. Ең жақсы қаптау әсеріне қол жеткізу үшін әрбір компоненттің үлесін мұқият реттеу қажет.
1, негізгі тұз: әдетте никель сульфаты, никель хлориді, никель аминосульфон қышқылы, никель карбонаты және т.б., оның негізгі рөлі - никель көзін қамтамасыз ету.
2. Тотықсыздандырғыш: ол негізінен атомдық сутегімен қамтамасыз етеді, қаптама ерітіндісіндегі Ni2+-ті Ni-ге дейін тотықсыздандырады және оны қаптама ерітіндісіндегі ең маңызды компонент болып табылатын алмас бөлшектерінің бетіне тұндырады. Өнеркәсіпте негізінен тотықсыздандырғыш ретінде күшті тотықсыздандырғыш қабілеті, арзан құны және жақсы қаптама тұрақтылығы бар натрий екінші реттік фосфаты қолданылады. Тотықсыздандырғыш жүйесі төмен температурада және жоғары температурада химиялық қаптамаға қол жеткізе алады.
3, күрделі агент: жабын ерітіндісі тұнбаны тұндыруы, жабын ерітіндісінің тұрақтылығын арттыруы, жабын ерітіндісінің қызмет ету мерзімін ұзартуы, никельдің тұндыру жылдамдығын жақсартуы, жабын қабатының сапасын жақсартуы мүмкін, әдетте сукцин қышқылын, лимон қышқылын, сүт қышқылын және басқа да органикалық қышқылдарды және олардың тұздарын қолданады.
4. Басқа компоненттер: тұрақтандырғыш қаптама ерітіндісінің ыдырауын тежеуі мүмкін, бірақ ол химиялық қаптама реакциясының пайда болуына әсер ететіндіктен, орташа пайдалануды қажет етеді; буфер рН тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін химиялық никель қаптама реакциясы кезінде H+ түзе алады; беттік белсенді зат қаптаманың кеуектілігін төмендете алады.
02 Химиялық никельмен қаптау процесі
Натрий гипофосфат жүйесін химиялық қаптау матрицаның белгілі бір каталитикалық белсенділікке ие болуын талап етеді, ал гауһар бетінің өзінде каталитикалық белсенділік орталығы болмайды, сондықтан гауһар ұнтағын химиялық қаптау алдында оны алдын ала өңдеу қажет. Химиялық қаптаудың дәстүрлі алдын ала өңдеу әдісі - майды кетіру, ірілеу, сезімталдандыру және белсендіру.
(1) Майды кетіру, ірілеу: майды кетіру негізінен алмас ұнтағының бетіндегі майды, дақтарды және басқа да органикалық ластаушы заттарды кетіру үшін қолданылады, бұл кейінгі жабынның тығыз орналасуын және жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. ірілеу алмас бетінде кішкене шұңқырлар мен жарықтар пайда болуы мүмкін, алмас бетінің кедір-бұдырлығын арттырады, бұл металл иондарының осы жерде адсорбциялануына ғана емес, кейінгі химиялық қаптау мен гальваникалық қаптауды жеңілдетуге ғана емес, сонымен қатар алмас бетінде баспалдақтар түзуге де мүмкіндік береді, бұл химиялық қаптау немесе гальваникалық қаптау металл қабатының өсуіне қолайлы жағдайлар жасайды.
Әдетте, майды кетіру сатысында майды кетіру ерітіндісі ретінде NaOH және басқа сілтілі ерітінді қолданылады, ал ірілендіру сатысында азот қышқылы және басқа қышқыл ерітіндісі алмас бетін өңдеу үшін шикі химиялық ерітінді ретінде қолданылады. Сонымен қатар, бұл екі байланысты ультрадыбыстық тазалау машинасымен бірге пайдалану керек, бұл алмас ұнтағын майлау мен ірілендірудің тиімділігін арттыруға, майды кетіру және ірілендіру процесінде уақытты үнемдеуге және майды кетіру мен ірілендірудің әсерін қамтамасыз етуге көмектеседі.
(2) Сенсибилизация және белсендіру: сенсибилизация және белсендіру процесі химиялық қаптау процесінің ең маңызды кезеңі болып табылады, бұл химиялық қаптауды жүзеге асыруға болатындығына тікелей байланысты. Сенсибилизация - автокаталитикалық қабілеті жоқ алмас ұнтағының бетіне оңай тотығатын заттарды адсорбциялау. Белсендіру - никель бөлшектерінің тотықсыздануында гипофосфор қышқылының және каталитикалық белсенді металл иондарының (мысалы, металл палладий) тотығуын адсорбциялау, осылайша алмас ұнтағының бетіне қаптаудың тұну жылдамдығын жеделдету.
Жалпы алғанда, сезімталдықты арттыру және белсендіруді емдеу уақыты тым қысқа, гауһар бетіндегі металл палладий нүктесінің түзілуі аз, жабынның адсорбциясы жеткіліксіз, жабын қабаты оңай түсіп кетеді немесе толық жабын түзу қиын, ал өңдеу уақыты тым ұзақ, палладий нүктесінің шығынына әкеледі, сондықтан сезімталдықты арттыру және белсендіруді емдеудің ең жақсы уақыты - 20-30 минут.
(3) Химиялық никельмен қаптау: химиялық никельмен қаптау процесіне тек жабын ерітіндісінің құрамы ғана емес, сонымен қатар жабын ерітіндісінің температурасы мен рН мәні де әсер етеді. Дәстүрлі жоғары температуралы химиялық никельмен қаптау кезінде жалпы температура 80 ~ 85℃ аралығында болады, 85℃-тан жоғары температурада жабын ерітіндісінің ыдырауы оңай, ал 85℃-тан төмен температурада реакция жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. рН мәні бойынша, рН жоғарылаған сайын жабынның тұну жылдамдығы артады, бірақ рН никель тұзының шөгіндісінің пайда болуына да әкеледі, сондықтан химиялық никельмен қаптау процесінде химиялық жабын ерітіндісінің құрамы мен қатынасын, химиялық жабындау процесінің жағдайларын оңтайландыру арқылы химиялық жабынның тұну жылдамдығын, жабын тығыздығын, жабынның коррозияға төзімділігін, жабын тығыздығы әдісін, жабын алмас ұнтағын өнеркәсіптік дамудың сұранысын қанағаттандыру үшін бақылау қажет.
Сонымен қатар, бір жабын жабынның идеалды қалыңдығына жете алмауы мүмкін және көпіршіктер, тесіктер және басқа да ақаулар болуы мүмкін, сондықтан жабынның сапасын жақсарту және жабынмен қапталған гауһар ұнтағының дисперсиясын арттыру үшін бірнеше жабын қолдануға болады.
2. электроникельдеу
Алмаз химиялық никельмен қаптаудан кейін жабын қабатында фосфордың болуына байланысты электр өткізгіштігінің нашарлауына әкеледі, бұл алмас құралының құмды тиеу процесіне (матрица бетіне алмас бөлшектерін бекіту процесі) әсер етеді, сондықтан фосфорсыз жабын қабатын никельмен қаптау әдісімен пайдалануға болады. Нақты операция - никель иондары бар жабын ерітіндісіне алмаз ұнтағын салу, алмаз бөлшектері қуатты теріс электродпен катодқа тию, никель металл блогы жабын ерітіндісіне батырылып, қуатты оң электродпен байланысып, анодқа айналу. Электролиттік әсер арқылы жабын ерітіндісіндегі бос никель иондары алмас бетіндегі атомдарға дейін тотықсызданады, ал атомдар жабынға өседі.
01 Қаптау ерітіндісінің құрамы
Химиялық қаптау ерітіндісі сияқты, гальваникалық қаптау ерітіндісі негізінен гальваникалық қаптау процесі үшін қажетті металл иондарын қамтамасыз етеді және қажетті металл жабынын алу үшін никельдің тұндыру процесін басқарады. Оның негізгі компоненттеріне негізгі тұз, анодтық белсенді зат, буферлік агент, қоспалар және т.б. кіреді.
(1) Негізгі тұз: негізінен никель сульфатын, никель аминосульфонатын және т.б. пайдаланады. Әдетте, негізгі тұз концентрациясы неғұрлым жоғары болса, қаптама ерітіндісіндегі диффузия соғұрлым жылдам болады, ток тиімділігі, металл тұндыру жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, бірақ жабын түйіршіктері іріленеді, ал негізгі тұз концентрациясы төмендеген сайын жабынның өткізгіштігі нашарлайды және бақылау қиындайды.
(2) Анодтың белсенді агенті: анодтың пассивациясы оңай, өткізгіштігі нашар болғандықтан, токтың таралуының біркелкілігіне әсер етеді, сондықтан анодтың белсенділігін арттыру, анодтың пассивациясының ток тығыздығын жақсарту үшін анодтық активатор ретінде никель хлориді, натрий хлориді және басқа да агенттерді қосу қажет.
(3) Буферлік агент: химиялық қаптау ерітіндісі сияқты, буферлік агент қаптау ерітіндісінің және катодтың рН салыстырмалы тұрақтылығын сақтай алады, осылайша ол электроплиттеу процесінің рұқсат етілген диапазонында ауытқуы мүмкін. Жалпы буферлік агент бор қышқылы, сірке қышқылы, натрий гидрокарбонаты және т.б. болып табылады.
(4) Басқа қоспалар: жабынның талаптарына сәйкес, жабынның сапасын жақсарту үшін қажетті мөлшерде жарықтандырғыш, тегістегіш, ылғалдандырғыш және басқа да қоспаларды қосыңыз.
02 Алмазбен қапталған никель ағыны
1. Қаптау алдында алдын ала өңдеу: гауһар көбінесе өткізгіш емес және басқа жабу процестері арқылы металл қабатымен қаптауды қажет етеді. Химиялық қаптау әдісі көбінесе металл қабатын алдын ала қаптау және қоюландыру үшін қолданылады, сондықтан химиялық жабынның сапасы белгілі бір дәрежеде қаптау қабатының сапасына әсер етеді. Жалпы алғанда, химиялық қаптаудан кейін жабындағы фосфордың мөлшері жабынның сапасына үлкен әсер етеді, ал фосфор мөлшері жоғары жабын қышқыл ортада коррозияға төзімділігі салыстырмалы түрде жақсы, жабын бетінде ісік тәрізді дөңес, беткі кедір-бұдырлық үлкен және магниттік қасиет жоқ; орташа фосфор жабыны коррозияға да, тозуға да төзімді; фосфор мөлшері төмен жабын салыстырмалы түрде жақсы өткізгіштікке ие.
Сонымен қатар, гауһар ұнтағының бөлшектерінің өлшемі неғұрлым кіші болса, меншікті бетінің ауданы соғұрлым үлкен болады. Жапсырған кезде, қаптама ерітіндісінде оңай қалқып кетеді, ағып кету, қаптаманың бос қабаты пайда болады. Жаппас бұрын, P құрамы мен қаптама сапасын бақылау, гауһар ұнтағының өткізгіштігі мен тығыздығын бақылау және ұнтақтың оңай қалқып кетуін жақсарту қажет.
2, никельмен қаптау: қазіргі уақытта гауһар ұнтақпен қаптау көбінесе илемдеу әдісін қолданады, яғни бөтелкеге құюға қажетті мөлшерде гальваникалық ерітінді қосылады, электродты ерітіндіге белгілі бір мөлшерде жасанды гауһар ұнтағы қосылады, бөтелкені айналдыру арқылы бөтелкедегі гауһар ұнтағын илемге айналдырады. Сонымен қатар, оң электрод никель блогымен, ал теріс электрод жасанды гауһар ұнтағымен байланысады. Электр өрісінің әсерінен жалатылған ерітіндідегі бос никель иондары жасанды гауһар ұнтағының бетінде металл никель түзеді. Дегенмен, бұл әдісте жабу тиімділігінің төмендігі және біркелкі емес жабу мәселелері бар, сондықтан айналмалы электрод әдісі пайда болды.
Айналмалы электрод әдісі - катодты алмаз ұнтағымен қаптау кезінде айналдыру. Бұл әдіс электрод пен алмаз бөлшектері арасындағы жанасу аймағын ұлғайтуға, бөлшектер арасындағы біркелкі өткізгіштікті арттыруға, жабынның біркелкі емес құбылысын жақсартуға және алмаз никельмен қаптаудың өндірістік тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.
қысқаша мазмұны
Алмаз құралдарының негізгі шикізаты ретінде алмас микроұнтағының бетін модификациялау матрицаны басқару күшін арттыру және құралдардың қызмет ету мерзімін жақсартудың маңызды құралы болып табылады. Алмаз құралдарының құмды тиеу жылдамдығын жақсарту үшін, әдетте, белгілі бір өткізгіштікке ие болу үшін алмас микроұнтағының бетіне никель мен фосфор қабатын жағуға болады, содан кейін никельмен қаптау арқылы қаптау қабатын қалыңдатып, өткізгіштігін арттыруға болады. Дегенмен, алмас бетінің өзінде каталитикалық белсенді орталық жоқ екенін ескеру қажет, сондықтан оны химиялық қаптау алдында алдын ала өңдеу қажет.
анықтамалық құжаттама:
Лю Хан. Жасанды алмас микроұнтағының бетін жабу технологиясы мен сапасын зерттеу [D]. Чжунюань технологиялық институты.
Ян Бяо, Ян Цзюнь және Юань Гуаншэн. Алмаз бетін жабынды алдын ала өңдеу процесін зерттеу [J]. Ғарыш кеңістігін стандарттау.
Ли Цзинхуа. Сым ара үшін қолданылатын жасанды алмас микроұнтағының бетін модификациялау және қолдану бойынша зерттеулер [D]. Чжунюань технологиялық институты.
Фан Лили, Чжэн Лиан, У Янфей және т.б. Жасанды алмас бетін химиялық никельмен қаптау процесі [J]. IOL журналы.
Бұл мақала superhard material network сайтында қайта басылып шыққан.
Жарияланған уақыты: 13 наурыз 2025 ж.
