电镀金刚石工具的性能及改进研究（三）
亮镍镀层金刚石工具耐磨性差,胎体消耗快,不能保证金刚石的高出刃,金刚石脱落快;添加稀土的亮镍结合剂工具胎体耐磨性提高,对金刚石包镶较好,金刚石出刃高度大,因此工具的使用效率得到提高。1.2.3NiCo纳米碳管复合镀层
碳纳米管(CNTs)具有超高的强度和韧性,作为高级复合材料的增强体,可极大地改善复合材料的强度和韧性。此外,CNTs还有化学稳定性好、摩擦因数低的特性,有望制备具有高耐磨、减磨和耐腐蚀等性能的新一类复合镀层。观察复合镀层的SEM形貌,基体表面被一层浓密的碳纳米管覆盖着,这些碳纳米管的一端深深地嵌镶于基体中,而另一端暴露于基体外,显然可以对基体起到保护作用。本实验室正致力于采用该复合镀层制备电镀金刚石工具的研究。
1.3胎体金属的晶粒细化
镀层的结晶过程受制于晶核形成速率与晶粒生长速率。晶核形成速率越快,晶粒生长速率越慢,从而结晶越细,镀层就越致密,硬度和韧性也就越好。按照电化学理论,阴极电化学极化过电位越大,则越易形成晶核,从而结晶越细,镀层就越致密。因而人们采用提高电化学极化过电位,细化晶粒,达到改进胎体材料的目的。
1.3.1细化添加剂
添加剂加入电解液后,由于它在电极表面上的吸附,增加了电化学极化,被覆盖的晶粒停止生长,产生新的晶核;新晶粒不久又被覆盖,再产生新的结核中心,于是能获得细致的结晶。其次,添加剂在晶体表面上吸附能降低晶体的表面能,因而可以降低微晶的形成,这有利于形成新晶核。细化添加剂主要是磺酸类、亚磺酸类、磺酰胺类、二磺酸类等,例如:糖精、对甲苯磺酰胺、苯亚磺酸、苯磺酸、萘而磺酸钠等。可以从加入芳香酮类物质添加剂前后镀层表面的形貌发现,加入添加剂前的晶粒颗粒较大,而且颗粒结晶度较差,晶粒松散,加入添加剂后,晶粒颗粒明显变小,而且结晶致密。
1.3.2超声波法
利用超声波能使物质作激烈的强迫机械振动,还能产生单向力的作用。当一定频率的超声波通过液体时,尺寸适当的小气泡发生共振。在超声波的稀疏阶段,小泡迅速膨胀变大;在稠密阶段,小泡又突然被压缩,直至崩溃。小泡被突然压缩时,周围液体以极大速度来填充空穴,附近的液体或固体都会受到上千个大气压的高压,这就是空化现象或空化作用。
在有超声波条件下,使用高电流密度进行电镀,与常规电镀相比,可以使镀层较为细致紧密、平整光滑、厚度均匀、无孔隙、与基体结合良好,并且具有较高的强度和硬度。在频率为16kHz的超声场中电镀镍,硬度可提高3O～5O。在适当的工艺条件下,也可以使镀层的内应力低于无超声波电镀的镀层。其原因在于,当阴极电流密度高到一定值时,阴极极化急剧增加,导致析氢加剧,pH值上升,阴极出现氢氧化镍溶液,而超声波的空化现象又对这种溶胶起着细化和分散作用以及稳定作用,防止溶胶凝聚和沉淀。超声波不宜用于金刚石上砂的全过程,只用于加厚期,当金刚石磨粒埋入镀层一定厚度时,采用超声波,金刚石磨粒不会被震落,就不会影响金刚石工具的上砂数目。
1.3.3脉冲电镀与纳米胎体材料
脉冲电镀是20世纪60年代发展起来的一种新型的电镀技术。
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