Өндүрүштөн жогорку класстагы трансформацияга өтүү, таза энергия жана жарым өткөргүчтөр жана фотоэлектрдик өнөр жай тармагындагы тез өнүгүү, алмаз шаймандарынын жогорку натыйжалуулугу жана жогорку тактыктагы иштетүү жөндөмдүүлүгү менен бирге, суроо-талап өсүүдө, бирок жасалма алмаз порошогу эң маанилүү чийки зат катары, алмаз округу жана матрицаны кармап туруу күчү күчтүү эмес, карбид шаймандарынын алгачкы иштөө мөөнөтү узак эмес. Бул көйгөйлөрдү чечүү үчүн, өнөр жай, адатта, металл материалдары менен алмаз порошогу менен бетин каптоону колдонот, бул анын беттик мүнөздөмөлөрүн жакшыртуу, бышыктыгын жогорулатуу жана шаймандын жалпы сапатын жакшыртуу үчүн колдонулат.
Алмаз порошогу менен бетти каптоо ыкмасы химиялык каптоо, электрод менен каптоо, магнетрондук чачыратуу менен каптоо, вакуумдук буулануу менен каптоо, ысык жарылуу реакциясы ж.б. сыяктуу ыкмаларды камтыйт, анын ичинде химиялык каптоо жана жетилген процесс менен каптоо, бирдей каптоо, каптоонун курамын жана калыңдыгын так көзөмөлдөй алат, ылайыкташтырылган каптоонун артыкчылыктары тармакта эң көп колдонулган эки технологияга айланды.
1. химиялык каптоо
Алмаз порошогун химиялык каптоо - бул иштетилген алмаз порошогун химиялык каптоо эритмесине куюу жана металл иондорун химиялык каптоо эритмесиндеги калыбына келтирүүчү агенттин таасири аркылуу каптоо эритмесине салып, тыгыз металл каптоону түзүү. Учурда эң кеңири колдонулган алмаз химиялык каптоо - бул химиялык никель каптоо-фосфор (Ni-P) экилик эритмеси, адатта химиялык никель каптоо деп аталат.
01 Химиялык никель менен каптоо эритмесинин курамы
Химиялык каптоо эритмесинин курамы анын химиялык реакциясынын жылмакай жүрүшүнө, туруктуулугуна жана каптоо сапатына чечүүчү таасир этет. Анын курамында көбүнчө негизги туз, калыбына келтирүүчү агент, комплекс түзгүч, буфер, стабилизатор, ылдамдаткыч, беттик активдүү зат жана башка компоненттер бар. Эң жакшы каптоо эффектине жетүү үчүн ар бир компоненттин үлүшүн кылдаттык менен тууралоо керек.
1, негизги туз: адатта никель сульфаты, никель хлориди, никель амино-сульфон кислотасы, никель карбонаты ж.б., анын негизги ролу никель булагын камсыз кылуу болуп саналат.
2. Калыбына келтирүүчү агент: ал негизинен атомдук суутекти камсыз кылат, каптоо эритмесиндеги Ni2+ ны Ni ге калыбына келтирет жана аны каптоо эритмесиндеги эң маанилүү компонент болгон алмаз бөлүкчөлөрүнүн бетине чөктүрөт. Өнөр жайда, негизинен, калыбына келтирүүчү агент катары күчтүү калыбына келтирүү жөндөмүнө, арзан баасына жана жакшы каптоо туруктуулугуна ээ болгон натрий экинчилик фосфаты колдонулат. Калыбына келтирүүчү система төмөнкү температурада жана жогорку температурада химиялык каптоого жетише алат.
3, татаал агент: каптоочу эритме жаан-чачындыларды пайда кылып, каптоочу эритменин туруктуулугун жогорулатып, каптоочу эритменин кызмат мөөнөтүн узартып, никельдин чөкмө ылдамдыгын жакшыртып, каптоочу катмардын сапатын жакшыртып, жалпысынан сукцин кислотасын, лимон кислотасын, сүт кислотасын жана башка органикалык кислоталарды жана алардын туздарын колдоно алат.
4. Башка компоненттер: стабилизатор каптоо эритмесинин ажыроосуна тоскоол болушу мүмкүн, бирок ал химиялык каптоо реакциясынын пайда болушуна таасир этет, ошондуктан орточо колдонуу керек; буфер рНнын үзгүлтүксүз туруктуулугун камсыз кылуу үчүн химиялык никель каптоо реакциясы учурунда H+ пайда кыла алат; беттик активдүү зат каптоо тешиктүүлүгүн азайта алат.
02 Химиялык никель менен каптоо процесси
Натрий гипофосфат системасын химиялык каптоо матрицанын белгилүү бир каталитикалык активдүүлүгүнө ээ болушун талап кылат, ал эми алмаздын бетинин өзүндө каталитикалык активдүүлүк борбору жок, ошондуктан алмаз порошогун химиялык каптоодон мурун аны алдын ала иштетүү керек. Химиялык каптоонун салттуу алдын ала иштетүү ыкмасы - майларды кетирүү, ирилештирүү, сезгичтикти жогорулатуу жана активдештирүү.
(1) Майды кетирүү, оройлоо: майын кетирүү негизинен алмаз порошогунун бетиндеги майды, тактарды жана башка органикалык булгоочу заттарды кетирүү үчүн колдонулат, бул кийинки каптоонун тыгыз жайгашуусун жана жакшы иштешин камсыз кылат. Чоңойтуу алмаздын бетинде кичинекей чуңкурларды жана жаракаларды пайда кылып, алмаздын бетинин оройлугун жогорулатат, бул металл иондорунун бул жерде адсорбцияланышына гана өбөлгө түзбөстөн, кийинки химиялык каптоону жана электроддук каптоону жеңилдетет, ошондой эле алмаздын бетинде тепкичтерди пайда кылат, химиялык каптоо же электроддук каптоо металл катмарынын өсүшү үчүн жагымдуу шарттарды түзөт.
Адатта, майды кетирүү этабында май кетирүүчү эритме катары NaOH жана башка щелочтуу эритме колдонулат, ал эми ирилештирүү этабында азот кислотасы жана башка кислота эритмеси чийки химиялык эритме катары алмаздын бетин оюу үчүн колдонулат. Мындан тышкары, бул эки звено ультраүн тазалоочу машина менен колдонулушу керек, бул алмаз порошогун май кетирүүнүн жана ирилештирүүнүн натыйжалуулугун жогорулатууга, майды кетирүү жана ирилештирүү процессинде убакытты үнөмдөөгө жана майды кетирүүнүн жана орой сөздөрдүн таасирин камсыз кылууга өбөлгө түзөт.
(2) Сенсибилизациялоо жана активдештирүү: сенсибилизациялоо жана активдештирүү процесси химиялык каптоо процессиндеги эң маанилүү кадам болуп саналат, ал химиялык каптоону жүргүзүүгө болобу же жокпу, түздөн-түз байланыштуу. Сенсибилизациялоо - бул автокаталитикалык жөндөмгө ээ болбогон алмаз порошогунун бетине оңой кычкылдануучу заттарды адсорбциялоо. Активдештирүү - бул гипофосфор кислотасынын жана каталитикалык активдүү металл иондорунун (мисалы, металл палладий) никель бөлүкчөлөрүнүн калыбына келүүсүнө адсорбциялоо, ошентип алмаз порошогунун бетине каптоонун чөкмө ылдамдыгын тездетүү.
Жалпысынан алганда, сезгичтик жана активдештирүү менен дарылоо убактысы өтө кыска, алмаз бетиндеги металл палладий чекитинин пайда болушу аз, каптаманын адсорбциясы жетишсиз, каптама катмары оңой түшүп калат же толук каптаманы түзүү кыйын, ал эми дарылоо убактысы өтө узун болсо, палладий чекитинин текке кетишине алып келет, ошондуктан сезгичтик жана активдештирүү менен дарылоо үчүн эң жакшы убакыт 20-30 мүнөт.
(3) Химиялык никель менен каптоо: химиялык никель менен каптоо процесси каптоо эритмесинин курамына гана эмес, каптоо эритмесинин температурасына жана рН маанисине да таасир этет. Салттуу жогорку температурадагы химиялык никель менен каптоодо жалпы температура 80 ~ 85℃ болот, 85℃ жогору болгондо каптоо эритмесинин ажыроосуна алып келиши оңой, ал эми 85℃ төмөн температурада реакция ылдамдыгы ошончолук жогорулайт. рН маанисинде рН жогорулаган сайын каптоо ылдамдыгы жогорулайт, бирок рН никель тузунун чөкмөсүнүн пайда болушуна да алып келет, ошондуктан химиялык никель менен каптоо процессинде химиялык каптоо эритмесинин курамын жана катышын оптималдаштыруу, химиялык каптоо процессинин шарттары, химиялык каптоо ылдамдыгын, каптоо тыгыздыгын, каптоо коррозияга туруктуулугун, каптоо тыгыздыгын көзөмөлдөө, каптоо алмаз порошогун колдонуу менен өнөр жайлык өнүгүүнүн суроо-талабын канааттандыруу керек.
Мындан тышкары, бир каптоо идеалдуу каптоо калыңдыгына жетпей калышы мүмкүн жана көбүкчөлөр, ийне тешиктер жана башка кемчиликтер болушу мүмкүн, андыктан каптоонун сапатын жакшыртуу жана капталган алмаз порошогунун дисперсиясын жогорулатуу үчүн бир нече каптоону колдонсо болот.
2. электроникелдештирүү
Алмаз менен химиялык никель менен каптагандан кийин каптоо катмарында фосфордун болушунан улам, электр өткөрүмдүүлүгүнүн начарлашына алып келет, бул алмаз аспабынын кум жүктөө процессине (матрица бетине алмаз бөлүкчөлөрүн бекитүү процесси) таасир этет, ошондуктан фосфорсуз каптоо катмарын никель менен каптоо жолунда колдонсо болот. Өзгөчө операция - алмаз порошогун никель иондорун камтыган каптоо эритмесине салуу, алмаз бөлүкчөлөрү күчтүү терс электрод менен катодго тийип, никель металл блогу каптоо эритмесине чөмүлүп, күчтүү оң электрод менен туташып, анодго айланат, электролиттик аракет аркылуу каптоо эритмесиндеги эркин никель иондору алмаз бетиндеги атомдорго чейин азаят жана атомдор каптоого өсүп кирет.
01 Каптоо эритмесинин курамы
Химиялык каптоо эритмеси сыяктуу эле, электрокаптоо эритмеси негизинен электрокаптоо процесси үчүн зарыл болгон металл иондорун камсыз кылат жана керектүү металл каптоону алуу үчүн никельдин чөктүрүү процессин башкарат. Анын негизги компоненттерине негизги туз, аноддук активдүү агент, буфердик агент, кошулмалар жана башкалар кирет.
(1) Негизги туз: негизинен никель сульфатын, никель аминосульфонатын ж.б. колдонуу. Жалпысынан алганда, негизги туздун концентрациясы канчалык жогору болсо, каптоо эритмесиндеги диффузия ошончолук тез болот, токтун натыйжалуулугу, металлдын чөкмө ылдамдыгы ошончолук жогору болот, бирок каптоо бүртүкчөлөрү орой болуп калат, ал эми негизги туздун концентрациясы төмөндөгөн сайын каптоонун өткөрүмдүүлүгү начарлайт жана көзөмөлдөө кыйын болот.
(2) Аноддун активдүү агенти: анодду пассивдештирүү оңой, өткөрүмдүүлүгү начар болгондуктан, токтун бирдей бөлүштүрүлүшүнө таасир этет, аноддун активдешүүсүн стимулдаштыруу жана аноддун пассивдешүүсүнүн ток тыгыздыгын жакшыртуу үчүн аноддук активатор катары никель хлоридин, натрий хлоридин жана башка агенттерди кошуу керек.
(3) Буфердик агент: химиялык каптоо эритмеси сыяктуу эле, буфердик агент каптоо эритмесинин жана катоддун рН салыштырмалуу туруктуулугун сактай алат, ошондуктан ал электрокаптоо процессинин жол берилген диапазонунда өзгөрүп турушу мүмкүн. Жалпы буфердик агентте бор кислотасы, уксус кислотасы, натрий гидрокарбонаты ж.б. бар.
(4) Башка кошулмалар: каптоонун талаптарына ылайык, каптоонун сапатын жакшыртуу үчүн керектүү өлчөмдө жаркыраган агент, тегиздөөчү агент, нымдоочу агент жана ар кандай агенттерди жана башка кошулмаларды кошуңуз.
02 Алмаз менен электроддолгон никель агымы
1. Каптоодон мурун алдын ала иштетүү: алмаз көп учурда өткөргүч эмес жана башка каптоо процесстери аркылуу металл катмары менен капталышы керек. Химиялык каптоо ыкмасы көбүнчө металл катмарын алдын ала каптоо жана коюулоо үчүн колдонулат, андыктан химиялык каптоонун сапаты каптоо катмарынын сапатына белгилүү бир деңгээлде таасир этет. Жалпысынан алганда, химиялык каптоодон кийин каптоодогу фосфордун курамы каптоонун сапатына чоң таасирин тийгизет жана фосфордун жогорку курамы кислоталуу чөйрөдө коррозияга салыштырмалуу жакшыраак туруктуулукка ээ, каптоо бетинде шишик көбүрөөк томпок, беттин чоң тегизсиздиги жана магниттик касиети жок; орточо фосфор каптоо коррозияга жана эскирүүгө туруктуулукка ээ; фосфордун төмөн курамы салыштырмалуу жакшы өткөргүчтүккө ээ.
Мындан тышкары, алмаз порошогунун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү канчалык кичине болсо, бетинин аянты ошончолук чоң болот. Каптаганда, каптоо эритмесинде оңой калкып жүрөт, агып кетүү, каптоо жана бош катмар көрүнүшүн пайда кылат. Каптоодон мурун, P курамын жана каптоо сапатын көзөмөлдөө, алмаз порошогунун өткөргүчтүгүн жана тыгыздыгын көзөмөлдөө үчүн порошокту оңой калкып жүрүүнү жакшыртуу керек.
2, никель менен каптоо: азыркы учурда алмаз порошогун каптоо көбүнчө тоголоктоо менен каптоо ыкмасын колдонот, башкача айтканда, бөтөлкө куюуга керектүү өлчөмдөгү электрокаптоо эритмеси кошулат, электрокаптоо эритмесине белгилүү бир өлчөмдөгү жасалма алмаз порошогу кошулат, бөтөлкөнүн айлануусу аркылуу бөтөлкөдөгү алмаз порошогу тоголоктолот. Ошол эле учурда, оң электрод никель блогу менен, ал эми терс электрод жасалма алмаз порошогу менен туташат. Электр талаасынын таасири астында, тоголоктоо эритмесиндеги эркин никель иондору жасалма алмаз порошогунун бетинде металл никелди пайда кылат. Бирок, бул ыкмада каптоонун натыйжалуулугунун төмөндүгү жана бирдей эмес каптоо көйгөйлөрү бар, ошондуктан айлануучу электрод ыкмасы пайда болду.
Айлануучу электрод ыкмасы катодду алмаз порошок менен каптоодо айландыруу болуп саналат. Бул ыкма электрод менен алмаз бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы байланыш аянтын көбөйтүүгө, бөлүкчөлөрдүн ортосундагы бирдей өткөрүмдүүлүктү жогорулатууга, каптоонун бирдей эместигин жакшыртууга жана алмаз никель менен каптоонун өндүрүштүк натыйжалуулугун жогорулатууга мүмкүндүк берет.
кыскача мазмуну
Алмаз шаймандарынын негизги чийки заты катары, алмаз микропорошоктун бетин модификациялоо матрицалык башкаруу күчүн жогорулатуу жана шаймандардын кызмат мөөнөтүн жакшыртуу үчүн маанилүү каражат болуп саналат. Алмаз шаймандарынын кум жүктөө ылдамдыгын жакшыртуу үчүн, адатта, алмаз микропорошоктун бетине никель жана фосфор катмарын каптап, белгилүү бир өткөрүмдүүлүккө ээ кылып, андан кийин никель менен каптоо менен каптоо катмарын коюулатып, өткөрүмдүүлүктү жогорулатууга болот. Бирок, алмаздын бетинин өзүндө каталитикалык активдүү борбор жок экенин, ошондуктан аны химиялык каптоодон мурун алдын ала иштетүү керек экенин белгилей кетүү керек.
шилтеме документтер:
Лю Хан. Жасалма алмаз микро порошогунун бетин каптоо технологиясын жана сапатын изилдөө [D]. Чжунюань технология институту.
Ян Бяо, Ян Цзюн жана Юань Гуаншэн. Алмаз бетин каптоону алдын ала иштетүү процессин изилдөө [J]. Космос мейкиндигин стандартташтыруу.
Ли Цзинхуа. Зым араа үчүн колдонулган жасалма алмаз микро порошогун беттик модификациялоо жана колдонуу боюнча изилдөө [D]. Чжунюань технология институту.
Фан Лили, Чжэн Лиан, Ву Янфей ж.б. Жасалма алмаз бетин химиялык никель менен каптоо процесси [J]. IOL журналы.
Бул макала superhard material Network сайтында кайра басылып чыккан
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 13-марты
