镀膜金刚石与铜基结合剂间把持力提高方法探讨

在不改变成分的条件下,为了探讨将表面镀覆和表面刻蚀相结合来提高金刚石与金属结合剂把持力的方法和条件,将镀Ti、镀Cr和镀Ni金刚石在1050℃下保温1 h后,用真空热压烧结法制备未镀、高温处理前后镀覆金刚石的铜基结合剂样条。用扫描电子显微镜对金刚石镀层表面形貌进行观测,用金刚石高温热处理前后铜基结合剂样条的抗弯强度来评估金刚石与铜基结合剂的把持力,经1050℃高温处理1 h后,金刚石表面的镍镀层基本上保持完整,而钛镀层和铬镀层则出现脱落;镀覆金刚石的单颗粒抗压强度都下降;镀Ti和镀Cr金刚石铜基结合剂样条的抗弯强度下降,但镀Ni金刚石样条的抗弯强度却大幅度提高,达到833 MPa,增幅为12.1%。结果表明:只有高温处理后镀层保持完整而且镀层能使金刚石表面粗糙度提高的情况下,才能大幅度提高金刚石与金属结合剂之间的把持力。     

温度对化学镀Co-W-P合金镀层性能的影响

研究了温度对化学镀Co-W-P合金镀层的厚度、成分、表面形貌、耐蚀性和磁性能的影响。结果表明:适当升高温度有利于提高镀速和增加合金镀层的厚度,但当温度高于90℃时,镀液容易发生分解。随着温度的升高,合金镀层中钴的质量分数逐渐增大,而钨和磷的质量分数迅速降低,使得镀层的耐蚀性降低。Co-W-P合金镀层呈现出典型的颗粒结构,表面均匀、致密。高温下合金镀层表面粗糙度增大,使得矫顽力明显下降。     

纳米金刚石表面准原子层沉积硅镀层

采用准原子层沉积（Quasi Atomic Layer Deposition-QALD）技术在纳米金刚石表面沉积硅镀层。通过硅烷气体在纳米金刚石颗粒表面饱和吸附，然后原位热解的分步反应实现了硅镀层对纳米金刚石的完整包覆。实验使用TEM、XRD、FTIR和TGA-DSC等分析方法研究了镀硅纳米金刚石的形貌、结构、表面吸附状态和热稳定性。结果表明，SiH4气体循环吸附-热解的QALD方法可在纳米金刚石颗粒表面形成均匀连续、厚度可控的硅镀层。热解反应温度为600℃时，硅镀层为立方相。纳米金刚石镀硅后，热稳定性显著提高，温度升高到1000℃也没有明显的氧化反应发生。     

金刚石微粉表面镀覆研究进展

用于金刚石表面镀层的金属主要有铜、钛、镍、钨、钼、银等,不同程度的提高了金刚石颗粒的抗压强度、磨具的导热系数、使用寿命。对金刚石表面镀覆的工艺也有很多,主要有:化学镀、电镀、磁控溅射、真空蒸镀等。由于研磨液、精磨片、线锯等对金刚石颗粒的粒度要求比较细,这就需要对细粒度金刚石表面镀覆,但目前工业上最细能做到5~10μm,且其性能还不是太好,因此应加大对细粒度金刚石微粉镀覆的研究力度。     

燕山大学超硬材料研究室科研成果推广

金刚石和CBN真空微蒸发镀钛技术和设备是提高超硬工具性能、降低成本的重要手段；我们对购进的高纯钛进一步高真空高温净化，用于镀钛专用原料，防止易挥发的杂质优先沉积在金刚石表面，损害镀层质量和结合力。最新推出超纯低温镀覆原料再生使用技术，镀覆的金刚石，镀层白亮悦目，进一步提高了工具的性能和稳定性，每克拉镀覆成本低至0．5分，免除原料涨价影响。     

金刚石颗粒化学镀铜工艺优化

以KBH4为还原剂、CuSO4为氧化剂,对金刚石颗粒进行化学镀铜。研究了pH、亚铁氰化钾含量、甲醇以及镀覆时间对镀液稳定性和化学镀铜沉积速率的影响。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪表征了镀铜金刚石颗粒的成分、表面形貌和晶粒大小。结果表明,采用硼氢化钾体系能够在金刚石颗粒表面镀覆晶粒细小(约35 nm)且较薄(约210 nm)的铜层。pH对镀液稳定性的影响较大:随着pH的升高,镀液稳定性显著增强;但pH过高会降低沉积速率,且不利于镀层增厚。亚铁氰化钾具有整平铜层和细化晶粒的作用,而甲醇能抑制副反应,提高沉积速率,两者联用能够保证镀液稳定性和镀层表面质量。     

表面镀覆对铁基结合剂金刚石节块性能的影响

将表面不同镀覆(未镀、镀Ni和镀Ti)金刚石加入到铁基结合剂中进行热压烧结得到铁基结合剂金刚石节块,测试了节块的硬度和抗弯强度,用扫描电子显微镜对节块断口的微观形貌进行观测,用能谱仪对金刚石表面和金刚石脱落坑的成分进行了分析。结果表明,与表面未镀金刚石相比,加入镀Ni和镀Ti的金刚石,对节块的硬度影响不大,洛氏硬度(HRB)分别为109.4、112.4和112.3;但能使节块的抗弯强度有一定的提高,其值分别为641、658和695 MPa。SEM和EDS分析表明,镀覆金刚石表面镀层能使金刚石与铁基结合剂的结合更紧密,更牢固。     

影响人造金刚石表面化学镀镍磷合金形貌的因素研究

化学镀方法较电镀方法更适合于在微米级金刚石颗粒表面镀覆突起的刺状金属镀层。通过调整镀液组成和施镀工艺参数,在所使用的人造金刚石表面获得镍磷合金球形的突起镀层。亲水性和化学镀工艺参数是影响人造金刚石表面化学镀镍磷合金形貌的主要因素。     

镍-磷微米金刚石化学复合镀工艺及镀层性能

采用化学复合镀法在低碳钢表面镀覆Ni–P–金刚石复合镀层。化学镀基础镀液含硫酸镍25g/L、次磷酸钠25g/L、结晶乙酸钠15g/L和柠檬酸钠10g/L,pH为4～5,温度80～85°C。金刚石颗粒的平均粒径为5μm。比较了直接复合镀及两步复合镀工艺分别所得镀层的微观形貌。借助材料表面微纳米力学测试仪及磨损试验机研究了复合镀层的性能。先化学镀Ni–P合金30min,然后在机械间歇搅拌下加入金刚石0.4g/L,再复合镀10min,可使金刚石颗粒均匀地镶嵌在镍基镀层中,并有一部分凸出镀层表面,从而增大了镀层的摩擦因数及与GCr15相对面的咬合力。金刚石复合镀层的干摩擦因数可达0.518。动载条件下未出现脱落现象。     

金刚石微粉表面镀覆技术研究进展

金刚石微粉表面镀覆能够提高其热稳定性、增强其对金属的润湿性和改善表面物理性能,对金刚石微粉的性能提高具有重要意义。综述了适用于金刚石微粉表面镀覆技术的化学镀、溶胶凝胶镀及原子层沉积镀等方法,总结了每种方法的原理、优缺点及研究进展,最后对金刚石微粉表面镀覆进行了展望。     

金刚石表面电镀铁钨合金的研究

由于金刚石为非金属材料,与金属或合金间存在很高的界面能,从而影响了其结合强度。为提高金刚石与金属表面间的结合力,采用在金刚石表面先化学镀镍钨磷再电镀铁钨合金,通过扫描电和Ｘ射线衍射分析所得镀层,镀层中的强碳化物生成元素钨与金属石表面碳原子反应生成金属碳化物,从而提高了金刚石与金属表面的结合力。此外,分析了电过程中出现漏镀的原因并提出了解决办法。     

PET化学镀Ni—P合金的工艺

研究了在聚对苯二甲酸乙二酯（ＰＥＴ）基体表面化学镀Ｎｉ－Ｐ合金的工艺。结果表明，粗化时间对镀层形貌和镇速均没有明显的影响；增加活化时间能使镀速提高；增长电镀时间会增大镀层厚度，但平均镀速下降；提高镀槽温度将使镀速明显提高。     

热浸镀铝硅工艺中温度对35CrMo镀层生长的影响

为了提高抽油杆35Cr Mo的组织性能,通过热浸镀铝硅试验研究了35Cr Mo钢件,得到在硅含量为8%时,浸镀温度对35Cr Mo钢镀层组织及形貌的影响规律。结果表明在时间为14min,浸镀液为Al-8%Si,浸镀温度在610℃~690℃之间时,当温度不断的上升,镀层的厚度也因温度的增加开始逐渐变厚,且在温度到达650℃时,得到质量较好的镀层,镀层厚度在220μm到240μm之间,达到此温度区间的峰值。     

脉冲镀和直流镀对钨镀层性能的影响

在耐热钢基体上用Na2WO4-ZnO-WO3体系熔盐镀钨,比较了脉冲镀与直流镀对钨镀层性能的影响.在相同镀液配比条件下,脉冲镀可扩大电流密度范围,钨镀层的表面形貌、厚度、结晶度、纯度等都优于直流电镀.     

预处理的优化与计算机结果分析

化学镀方法较电镀方法更适合于在微米级颗粒表面镀覆突起的刺状金属镀层。通过调整镀液组成和施镀工艺参数,得出亲水性和化学镀工艺参数是影响人造金刚石表面化学镀镍磷合金形貌的主要因素。结果表明为了确保人造金刚石表面呈现良好的亲水性,实现中应该采用镀液能够很好的润湿与接触;在电镀化学过程中采用铬酸洗液可以实现金刚石表面的活性提高,这一结果对于微纳量级的金刚石顺利电镀非常关键。     

金刚石-钛界面的扩散

用真空蒸镀法在金刚石表面镀覆Ｔｉ层,并经９００℃扩散处理。Ｘ射线衍射分析确认在金刚石表面形成了ＴｉＣ膜,利用ＸＰＳ定量分析,验证了金刚石晶格中的Ｃ原子与Ｔｉ镀层之间的反应扩散模型。对于经扩散处理的镀Ｔｉ金刚石烧结体撂学性能测试表明,金刚石与粉末合金界面上的结合得到了增强。     

脉冲电沉积RE-Ni-W-B复合镀层的研究

研究了脉冲频率和占空比对电沉积RE-Ni-W-B复合镀层硬度及沉积速率的影响,以及热处理温度对复合镀层硬度、磨损率及抗高温氧化性的影响.结果表明,当脉冲频率(f)和占空比(r)控制在1000 Hz和3∶1时,复合镀层硬度最高,厚度最大,分别为636 HV和0.0281 mm.使用脉冲电流,并在镀液中添加稀土元素,能有效降低镀层中镍含量,提高钨含量,降低复合镀层表面的裂痕.脉冲电沉积复合镀层的硬度均高于直流电镀复合镀层,磨损率均低于直流镀层.当热处理温度低于400°C时,热处理温度升高,复合镀层硬度增加,在400°C时,硬度最高,磨损率最低;高于400°C后,两种复合镀层的硬度又开始下降,磨损率上升.直流及脉冲复合镀层在600°C以下氧化增重都较小,600°C以后氧化增重明显增加.     

镀液组成对铬-金刚石复合电沉积的影响

以紫铜片为基体,采用电沉积法在三价铬镀液中制备了铬-金刚石复合镀层。在pH=1.0、电流密度12A/dm2、搅拌速率150r/min、温度30°C及施镀时间15min的条件下,研究了镀液中主要组分的质量浓度对铬-金刚石复合镀层厚度和外观的影响,得到较好的镀液配方为:CrCl3·6H2O170g/L,HCOOK60g/L,KCl20g/L,CH3COONa·3H2O20g/L,NH4Cl60g/L,超细金刚石25g/L。采用该配方制备的Cr-金刚石复合镀层表面平整、裂纹细小,金刚石颗粒均匀镶嵌在铬镀层中,显微硬度高达1292.6HV,综合性能优于纯铬镀层。     

氧化石墨烯对镀镍层耐磨性的影响

以氧化石墨烯为增强体,通过复合电镀的方法,在碳素钢表面制备了镍/氧化石墨烯复合镀层。研究了镀液中氧化石墨烯的质量浓度对镍/氧化石墨烯复合镀层的表面形貌、厚度、硬度及耐磨性的影响。结果表明:镀液中的氧化石墨烯通过提供异质形核核心的方式,使镍/氧化石墨烯复合镀层表面附着胞状突起,厚度和硬度增加,而磨痕宽度和磨损体积减小。与镀镍层相比,镍/氧化石墨烯复合镀层的耐磨性得到明显改善。     

ABS塑料表面化学镀镍工艺研究

为了改善丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料化学镀镍工艺,实现表面金属化,拓宽其应用领域,对ABS塑料表面制备金属镍镀层的化学镀工艺进行优化,研究了施镀时间、敏化温度和活化温度对ABS塑料表面化学镀镍层的表面形貌、显微硬度、表面粗糙度的影响。采用扫描电子显微镜观察镀层的表面微观形貌,对镀层硬度和表面粗糙度进行测量。优化后的工艺条件为:敏化45℃,20 min;活化45℃,20 min;施镀45℃,30 min。在10~30 min施镀时间内,ABS塑料表面化学镀镍层厚度随施镀时间而增加,表面粗糙度降低,显微硬度提高。