1、概述

       現(xiàn)如今,人造金剛石在光學器件領(lǐng)域以及電子工業(yè)領(lǐng)域中運用較為廣泛。其硬度性以及耐磨性等較高,因此可用于磨削、切削以及修整等。

       雖然其特性為超硬磨料,但是在實際的工作中受溫度的影響等因素,其在常溫常壓狀態(tài)下為亞穩(wěn)態(tài)晶體狀態(tài),具有脆性特征,且其耐熱性也不高。

       除此以外還伴有雜質(zhì)、裂紋以及氣孔。上述缺陷因素導致人造金剛石在實際應(yīng)用中性能無法得到有效的發(fā)揮,阻礙了人造金剛石的投人使用壽命以及加工效率。

       研究發(fā)現(xiàn)在人造金剛石表面電鍍鎳可以使其的特性得到進一步提高，除了增強其高硬度外,還有效的保護了金剛石以及基體二者之間界面存有的結(jié)合能力,并且達到了隔氧保護的目的。

       2、電鍍鎳實驗

       1電鍍實驗使用的儀器、原料以及配方

       1)所用儀器有:JRl型人造120/140目金剛石，恒溫水箱,電子天平以及電動攪拌器,滾鍍機。

       2)所用原料:去離子水、次亞磷酸鈉、氯化鎳鹽酸、氯化亞錫硫酸鎳以及氫氧化鈉等。

       3)電鍍液配方:H3BO3、NiSO4.NiCl2所處Concentration/g.L-1分別為30-50g.L-1、200-300gL-1、20-40g.L-1。

       2電鍍過程與操作

       1)操作:在實際電鍍時,需將金剛石放置在鍍瓶中進行,且鍍瓶的放置要傾斜一定的角度,便于電鍍工作的進行。

       其中鎳作為電鍍的陽極,銅線作為電鍍的陰極。陽極與陰極均從鍍瓶的瓶口放置，陰極與陽極從瓶口置于鍍液中,陽極需處于懸空狀態(tài),陰極的底部導電處與金剛石直接相接。

       必須注意在實際的操作過程中,金剛石需適當翻滾，但電鍍的陰極與陽極要保持不動的狀態(tài)。之后選擇合適的電鍍裝置。電流表最大流程在10安、電壓表最大量程為30V,滾鍍機的參數(shù)為23r/min。

       2)金剛石電鍍過程:金剛石經(jīng)過除油后→通過水進行清洗→親水化→再次進行水清洗→敏化處理→水清洗→活化處理→再次進行水清洗→化學鍍鎳→電鍍鎳→進行性能檢測。

       其中對金剛石進行除油處理,主要以稀硝酸溶液進行,且攪拌半個小時后以去離子水沖洗,以便將表面油脂徹底清除,使得鍍層和金剛石之間的結(jié)合力得到進一步增加。

       親水化以稀硝酸處理，主要以NaOH溶液進行,且攪拌半個小時后以去離子水沖洗，以便增加憎水性,為敏化處理提供可靠的保障。敏化以SnCl2.HCl以及水的混合液進行水解?；罨訮dC2、HCl以及水的混合液進行,以便催化。在金剛石電鍍過程敏化工藝以及活化工藝為關(guān)鍵性的步驟,其直接關(guān)系到鍍鎳的成功。

       3、結(jié)果

       1鍍鎳后人造金剛石表面形貌顯微結(jié)構(gòu)對比

       金剛石在未進行電鍍鎳時,其表面結(jié)構(gòu)較為光滑,且棱角也較為清晰。對其進行電鍍鎳后發(fā)現(xiàn)其表面結(jié)構(gòu)較粗糙,且粗糙程度以鍍層增重率有直接性的關(guān)系。

       研究發(fā)現(xiàn),人造金剛石表面結(jié)構(gòu)較粗糙的原因為金屬離子出現(xiàn)大量剩余,因而使得主鹽的濃度升高,進而在電鍍后鍍層粗糙。

       通過增鍋電阻爐在400℃的環(huán)境下對電鍍金剛石熱處理半個小時后,對其表面形貌進行檢測得到。在400℃的高溫條件下，電鍍鎳后的人造金剛石表面形貌沒有出現(xiàn)變化，說明400℃不會影響人造金剛石表面形貌。

       2通過X射線行射法對電鍍金剛石物相進行分析

       在400C的環(huán)境下對電鍍金剛石熱處理半個小時后,通過X射線衍射法對電鍍金剛石物相進行分析得到,金剛石和鎳的峰位出現(xiàn)藍移現(xiàn)象。究其原因得到當人造金剛石經(jīng)過電鍍鎳后,在一定溫度下其晶體會出現(xiàn)膨脹,進而使得晶格常數(shù)數(shù)值變大,而相對應(yīng)的間距數(shù)值也變大，根據(jù)計算公式

       得到金剛石和鎳的峰位出現(xiàn)藍移現(xiàn)象。

       3鍍鎳后人造金剛石抗壓強度檢測

通過對不同級別的鍍層金剛石電鍍鎳對比得到,在鎳鍍層級別較薄的情況下,人造金剛石平均單顆粒抗壓強度與電鍍前相比較,差異性不大,但抗壓強度有所增加。在鎳鍍層級別較厚的情況下,人造金剛石平均單顆?？箟簭姸扰c電鍍前相比較,差異性大，通過抗壓強度測定儀檢測得到抗壓強度較電鍍前相比顯著增加。

       且在400℃溫度下處理后的金剛石,其平均抗壓強度隨著鍍層的增加而呈現(xiàn)遞增狀態(tài)。上述表明,人造金剛石經(jīng)過電鍍鎳處理后其抗壓強度增大。這是因為電鎳處理后人造金剛石的裂紋以及氣孔等缺陷得到有效的消除與減少,使得抗壓強度增加。

       4、結(jié)論

       通過上述實驗得到,人造金剛石經(jīng)過電鍍工藝處理后,其抗壓強度顯著增加。在實際的電鍍過程中要注意陽極與陰極均從鍍瓶的瓶口放置,陰極與陽極從瓶口置于鍍液中,陽極需處于懸空狀態(tài),陰極的底部導電處與金剛石直接相接,同時要著重做好敏化工藝以及活化工藝,因為該步驟直接關(guān)系到鍍鎳的成功。