CN105177540B - 一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 - Google Patents
一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105177540B CN105177540B CN201510643287.4A CN201510643287A CN105177540B CN 105177540 B CN105177540 B CN 105177540B CN 201510643287 A CN201510643287 A CN 201510643287A CN 105177540 B CN105177540 B CN 105177540B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diamond
- temperature
- solution
- plating
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 101
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 239000004575 stone Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 15
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- -1 Rare earth chloride Chemical class 0.000 claims description 5
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 2
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 claims 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 claims 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims 1
- NCPXQVVMIXIKTN-UHFFFAOYSA-N trisodium;phosphite Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])[O-] NCPXQVVMIXIKTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 6
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical class Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 235000011083 sodium citrates Nutrition 0.000 description 3
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-LWMBPPNESA-N levotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-LWMBPPNESA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020515 Co—W Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000027877 Disorders of Sex Development Diseases 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000167880 Hirundinidae Species 0.000 description 1
- 229910003296 Ni-Mo Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical class [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种应用于石材切割刀具的金刚石表面水热复合镀钛、钨金属层的制备工艺，属于金刚石表面镀覆金属层薄膜制备技术领域。本发明实现了低温压力镀覆和高温热处理工艺，可得到的薄膜连续性和均匀性较好，形状规则且厚度可控，提高金刚石强度，改善高温下的抗腐蚀能力和粘结性。所制成的刀具在切割石材时其寿命和效率得到大幅提高，经济效益显著。此制备方法简单、成本低廉，易于实现大规模生产。因此，该工艺方法具有非常广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于金刚石表面镀覆金属层薄膜制备技术领域，尤其涉及一种金刚石表面水热复合镀钛、钨金属层制备工艺。
背景技术
金刚石本身除了具有硬度高、抗腐蚀、耐磨性等优异性能，还具有优良的光学、声学、热学和电学等性质。半个多世纪以来，人造金刚石的生产及应用技术的发展突飞猛进，其在数量、质量和许多性能上已达到甚至超过了天然金刚石。金刚石及其制品不仅广泛应用于机械、冶金、建工、交通、国防等各个工业技术领域，更已拓展到高性能的耐热件、耐蚀件、导热元件和芯片等重要领域。以金刚石等为主的超硬材料已成为现代制造技术的基本手段，对国有支柱产业和国防工业起着支撑和促进作用。据国外权威人士统计，世界金刚石的需求正以平均8%左右的年增长速度递增，目前工业金刚石50%左右用于制造石材加工工具，其中主要是石材锯片。可以预见，当金刚石产品普及后，人类的物质文明就会更上一层楼，乃至达到巅峰，进入永恒的金刚石时代。
目前，金刚石锯切和钻机工具多用粉末冶金法生产，烧结温度一般高达900℃。在常温常压下，金刚石为亚稳定态，其耐热性不高。当金刚石在空气中加热到700℃左右时，开始出现氧化失重现象，抗压能力下降；在1000℃以上金刚石会发生石墨化现象。这些现象会降低工具的加工效率，影响使用效果。另外，金刚石与大部分金属、陶瓷等材料界面之间性能差异较大，界面能较高，使得金刚石与金属或合金间难以有效地润湿，界面结合力较差，即金刚石磨粒与结合剂之间一般是机械镶嵌，在磨削力的作用下极易脱落，降低了磨具的使用寿命。据估算孕镶式金刚石工具中金刚石利用率仅为60%左右，每年有数百万克拉的昂贵金刚石脱落而流失于废屑之中，损失以千万元计。因此，如何提高金刚石的抗氧化性、防止金刚石在高温下的石墨化、降低金刚石使用时的脱落，成为提高金刚石工具使用寿命的关键因素。目前，国内外一般采用在金刚石表面镀覆金属的方法来降低金刚石与基体的界面能，并通过该层金属与结合剂形成稳定的化学冶金结合。
早在20世纪80年代初，国内赴英国、爱尔兰、原西德的考察者就已经发现上述国家使用的经表面镀覆的金刚石占结合剂金刚石工具生产用量的80%以上，而使用经表面镀覆金属化处理的金刚石提高工具的使用寿命在30%~40%，并可降低20%的金刚石浓度。美国、日本等国较重视使用经表面镀覆金属化处理的金刚石磨料，并已占相当比例。70年代国内也已经开始了金刚石表面镀覆金属的研究，如在金刚石表面包覆Cu、Ni、Co、Fe、Ni-Mo、Ni-Zr、Fe-Co、Co-W等金属和合金。但金刚石表面镀覆金属还存在着问题，如镀层与金刚石表面结合微弱，会在一般的机械摩擦中剥落；在高温熔焊或粉末冶金烧结过程中，裸露的金刚石表面仍不具有可焊性。
金刚石与金属结合剂冶金结合的前提条件是必须使金刚石表面外延生长一均匀、连续、轻薄的碳化物层，此过程需一定时间、温度，且不能有石墨化元素存在。结合剂中直接加入碳化物形成元素进行真空液相烧结不仅工艺条件苛刻，其性能也较差，不适合大规模工业化生产。因此在烧结之前，首先制造表面金属化的金刚石即表面镀覆Ti、V、Cr、Mo、Nb、W及合金的金刚石是非常必要的。在镀覆过程中，一定的真空、温度、时间条件下使金刚石表面外延生长一层可控厚度的碳化物层，使镀层与金刚石镀后即产生化学键合。作为中间产品，带有镀层的金刚石与结合剂在短时间热压烧结后即可顺利实现金属镀层与结合剂胎体之间的钎焊结合，也就实现了金刚石与结合剂之间的冶金结合。金刚石表面镀覆金属化就是金刚石晶体表面碳原子通过界面化学作用形成具有冶金结合、金属特性的表面层，它与金刚石之间有强大的结合力而不为一般机械摩擦所剥落。碳化物一方面与金刚石表面存在较好的化学键合，另一方面又具有防护作用，隔绝与氧的直接接触，防止金刚石高温下被氧化，而且外观平整光滑、较为美观。
为了得到理想的金刚石表面金属镀覆层，可以采用多种方法，如化学镀与电镀结合法、真空镀法、盐浴镀法、真空物理气相镀和物理化学气相镀等方法，但这些镀覆方法普遍存在着镀覆不均匀、镀覆层与金刚石结合不牢固、单次镀覆量低、镀覆厚度难以控制、成本较高等问题。其中，燕山大学开发的真空微蒸发镀法可实现低至650 ℃的镀覆Ti的过程，但在低温下原子扩散能力有限，形成镀层较薄，难以满足实际需要。水热复合镀工艺实现了低温镀覆、高温热处理在金刚石表面形成碳化物，在增强与金刚石结合强度的同时，亦可防止高温对金刚石的损伤和氧化。此工艺可利用反应釜密闭的空间所产生的压力，低温下在金刚石表面形成均匀稳定的、厚度可控的金属镀覆层；此镀覆层在高温下与金刚石中的碳形成的碳化物而增加其结合强度的同时，可有效防止空气对金刚石的损伤和石墨化过程，而且生产条件要求不高，易于操作等，是一种很有前途的金刚石表面镀覆方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术的不足，而发明了一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层。
本发明采用水热复合镀工艺制备金刚石表面镀钛、钨金属层，以硫酸镍、钨酸钠和钛粉等为原料，严格控制各种原料的化学计量比和浓度，以硫酸等做为辅助介质调整溶液的pH值，以磷酸二氢钠为还原剂，在较低加热温度下进行操作，使原料之间发生共还原等反应，在一定压力下于金刚石表面形成金属镀覆层，经清洗和烘干，再经高温热处理，即得到目标产物。
本发明的具体制备方法包括以下顺序的步骤：
1． 金刚石预处理：先将金刚石放入10%的氢氧化钠溶液中煮沸10 min，蒸馏水清洗2~3次；再将金刚石放入10%的HNO3溶液中煮沸20~30 min，蒸馏水清洗2~3次；然后，室温下将金刚石放入盐基胶体钯中浸泡30～40 min。最后，放在5%的氢氧化钠溶液中适当的搅拌10 min，预处理过程完成。
2． 水热镀覆溶液配制：a. 配制水热复合镀钛溶液主要包括：27 g/L 的硫酸镍、30 mL/L的乳酸、10 g/L的柠檬酸钠、29 g/L 的磷酸氢二钠、1 g/L的酒石酸、2 g/L丁二酸、30 g/L的钨酸钠、微量的硫脲稳定剂、0.5～1 g/L的氯化稀土、4 g/L的钛粉。b. 将步骤1所得金刚石放入所配pH=4.0的溶液，超声混合后，倒入反应釜中。
3． 水热工艺：在干燥箱中，将反应釜分别加热至110、120和130 ℃温度，保温6 h。
4． 将步骤3所得产物，清洗干燥后，即得到表面复合镀钛、钨金属层的金刚石颗粒。
5． 步骤4所得的镀覆金刚石颗粒需置于高温管式炉中，通入保护气体，分别于800、850和900 ℃温度下保温1h，即可得到目标物。
所述步骤1中盐基胶体钯溶液的制备是通过是将0.5 g的氯化钯溶于40 mL浓盐酸中，再在其中加入16 g/L的氯化锡，另取160 g/L的氯化钠溶入1 L水中，将两溶液在不断搅拌下混合，并在50 ℃温度下保温3 h，得到盐基胶体钯溶液。
所述步骤2水热复合镀钛溶液的配制过程为：将已完全溶解的27 g/L 硫酸镍溶液在不断搅拌下，加入到含10 g/L柠檬酸钠、30 mL/L乳酸、2 g/L丁二酸+1 g/L酒石酸的络合剂溶液中，30 g/L的钨酸钠；将已完全溶解的29 g/L 磷酸二氢钠还原剂，在剧烈的搅拌下，缓慢的加入到镍盐溶液中；添加0.5～1 g/L氯化稀土和4 g/L钛粉，加入稳定剂硫脲溶液，并将pH值调至4.0；过滤溶液。
本发明方法简单、成本低廉且镀覆层连续、均匀、厚度可控，易于实现大规模生产，对仪器设备要求不高，易于操作，因此该方法具有非常广泛的应用前景。
3.4 附图说明
图1 为本发明在不同水热温度下制备的水热镀覆钛、钨金属层金刚石颗粒场发射电子显微镜图
图 2为本发明在120℃水热温度下制备的水热镀覆金刚石颗粒钛、钨金属层EDS图
图3为本发明在不同温度下制备的水热镀覆钛、钨碳化物薄膜金刚石颗粒场发射电子显微镜图
图4为本发明在850 ℃下制备的水热镀覆金刚石颗粒钛、钨碳化物薄膜XRD图
3.5 具体实施方式
[实施例1]
1． 溶液的配制：a. 盐基胶体钯溶液的制备是通过是将0.5 g的氯化钯溶于40 mL浓盐酸中，再在其中加入16 g/L的氯化锡，另取160 g/L的氯化钠溶入1 L水中，将两溶液在不断搅拌下混合，并在50 ℃温度下保温3 h，得到盐基胶体钯溶液。b. 水热复合镀钛、钨溶液的配制过程为：将已完全溶解的硫酸镍在不断搅拌下，加入到含柠檬酸钠、乳酸、二酸、酒石酸溶液的络合剂中，溶入适量钨酸钠；将已完全溶解的还原剂磷酸二氢钠，在剧烈的搅拌下，缓慢的加入到前述溶液中；添加氯化稀土和钛粉，加入稳定剂硫脲溶，并将pH值调至4.0；过滤溶液。
2． 金刚石预处理：先将金刚石放入10%的氢氧化钠溶液中煮沸10 min，蒸馏水清洗2~3次；再将金刚石放入10%的硝酸溶液中煮沸20~30 min，蒸馏水清洗2~3次；然后，室温下将金刚石放入步骤1中a 所制盐基胶体钯中浸泡30～40 min。最后，放在5%的氢氧化钠溶液中适当的搅拌10 min，预处理过程完成。
3． 水热复合镀工艺：将步骤2所得金刚石放入步骤1中b所配pH=4.0的溶液，超声混合后，倒入反应釜中，在干燥箱中110 ℃温度下保温6 h。
4． 将步骤3所得产物，清洗干燥后，即得到表面复合镀金属层的金刚石颗粒，如图1(a)所示。
[实施例2]
水热复合镀：将[实施例1]步骤2所得金刚石放入步骤1中b所配pH=4.0的溶液，超声混合后，倒入反应釜中，在干燥箱中120 ℃温度下保温6 h。其他步骤与[实施例1]相同，如图1(b)所示。其成分分布如图2所示。
[实施例3]
水热复合镀：将步骤2所得金刚石放入步骤1中b所配pH=4.0的，超声混合后，倒入反应釜中，在干燥箱中130 ℃温度下保温6 h。其他步骤与[实施例1]相同，如图1(c)所示。
[实施例4]
对[实施例1]、[实施例2]和[实施例3]所得复合镀金刚石进行表面镀覆层形貌的比较，得到水热温度为120 ℃，保温时间为6 h时，镀覆效果最好，可作为其后的热处理实验的试样。
将120 ℃、6 h下得到的镀覆金刚石颗粒置于高温真空炉中，通入保护气体，在800℃温度下保温1h，即可得到如图3(a)所示的镀覆金刚石颗粒。
[实施例5]
将120 ℃、6 h下得到的镀覆金刚石颗粒置于高温真空炉中，通入保护气体，在850℃温度下保温1h，即可得到如图3(b)所示的镀覆金刚石颗粒。其XRD图如图4所示。
[实施例6]
将120 ℃、6 h下得到的镀覆金刚石颗粒置于高温真空炉中，通入保护气体，在900℃温度下保温1h，即可得到如图3(c)所示的镀覆金刚石颗粒。
Claims (3)
1.一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层，该镀层的制备包括如下顺序的步骤：
a. 对金刚石进行除油、粗化、敏化与活化和还原；
b. 复合镀液的配制：将已完全溶解的硫酸镍在不断搅拌下，加入到含柠檬酸钠+乳酸+丁二酸+酒石酸的络合剂的溶液中并加入钨酸钠；将已完全溶解的还原剂亚磷酸钠，在剧烈的搅拌下，缓慢的加入到前述溶液中；添加氯化稀土和钛粉，加入稳定剂硫脲，并将pH值用硫酸调至4.0；所配溶液加热至85～95℃，在中速机械搅拌下进行，过滤溶液；
c. 将步骤a所得金刚石与步骤b所得溶液充分混合后，放入反应釜中，分别在干燥箱中110、120和130 ℃温度下保温6 h；
d. 将步骤c所得物，清洗干燥后，即得到表面含Ti、W复合镀金属层的金刚石颗粒；
e. 将步骤d所得物，置于高温管式炉中，通入保护气体，分别于800、850和900 ℃温度下保温1h，即可得到含Ti、W碳化物复合镀覆层的金刚石颗粒。
2.如权利要求1所述的一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层，其特征在于：步骤a所得金刚石与步骤b所得溶液充分混合后，放入反应釜中，保持90%的溶液量,分别在干燥箱中110、120和130 ℃温度下保温6 h。
3.如权利要求1所述的一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层，其特征在于：步骤c和d所得的镀覆金刚石颗粒需置于高温真空炉中，通入保护气体，分别于800、850和900 ℃温度下保温1h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510643287.4A CN105177540B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510643287.4A CN105177540B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105177540A CN105177540A (zh) | 2015-12-23 |
| CN105177540B true CN105177540B (zh) | 2017-12-12 |
Family
ID=54899949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510643287.4A Expired - Fee Related CN105177540B (zh) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | 一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105177540B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106637157A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-05-10 | 郑州中南杰特超硬材料有限公司 | 一种超硬材料表面镀镍的方法 |
| CN106894075B (zh) * | 2017-03-23 | 2018-08-10 | 南京三超新材料股份有限公司 | 金刚石表面磁性镀层及其镀覆方法 |
| CN108301025B (zh) * | 2018-03-27 | 2020-02-07 | 北京理工大学 | 含磨料镀层的微型刀具及其制备方法和应用 |
| CN113548909B (zh) * | 2021-08-12 | 2022-06-14 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种金刚石-金属界面结构、复合材料及制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929432A (en) * | 1970-05-29 | 1975-12-30 | De Beers Ind Diamond | Diamond particle having a composite coating of titanium and a metal layer |
| CN102644102A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-08-22 | 燕山大学 | 一种采用金刚石微粉制造的金刚石线锯 |
| CN103397314A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 王涛 | 一种金刚石涂层刀具的制备方法及该方法所得金刚石涂层刀具在印刷线路板制备中的应用 |
| CN103409732A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-27 | 西南石油大学 | 一种金刚石表面金属化的复合处理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11241169A (ja) * | 1998-12-08 | 1999-09-07 | Osaka City | 無機フィラー強化金属複合皮膜形成材料 |
-
2015
- 2015-10-08 CN CN201510643287.4A patent/CN105177540B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929432A (en) * | 1970-05-29 | 1975-12-30 | De Beers Ind Diamond | Diamond particle having a composite coating of titanium and a metal layer |
| CN102644102A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-08-22 | 燕山大学 | 一种采用金刚石微粉制造的金刚石线锯 |
| CN103409732A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-27 | 西南石油大学 | 一种金刚石表面金属化的复合处理方法 |
| CN103397314A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 王涛 | 一种金刚石涂层刀具的制备方法及该方法所得金刚石涂层刀具在印刷线路板制备中的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 金刚石化学镀Ni-W-P金属薄膜研究;项东等;《山东建筑大学学报》;20091031;第24卷(第5期);第389-391、401页 * |
| 金刚石表面化学复合镀Ni-Ti-RE;胡国荣等;《中南工业大学学报》;19990430;第30卷(第2期);第145-147页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105177540A (zh) | 2015-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105177540B (zh) | 一种应用于石材切割刀具的金刚石复合镀层 | |
| CN100549211C (zh) | 高耐蚀性镀覆钢材的多元合金镀覆材料及其制造方法 | |
| CN104388847A (zh) | 一种碳纤维增强的铜基复合材料及其制备方法 | |
| CN102644102A (zh) | 一种采用金刚石微粉制造的金刚石线锯 | |
| CN102534732A (zh) | 脉冲电沉积Ni-Co-P/HBN复合镀层及其制备方法 | |
| CN104213055B (zh) | 一种镀铜碳纤维增强铝镁合金复合材料及其制备方法 | |
| CN103464764A (zh) | 一种金属基耐磨耐蚀表面涂层复合材料及其制备方法 | |
| CN104988491A (zh) | 一种金刚石微粒表面镀钛的方法 | |
| CN101717844A (zh) | 一种冷作模具钢的表面强化处理方法 | |
| CN105112891A (zh) | 一种金刚石表面微波-超声波联合化学镀Ni-P的方法 | |
| Wang et al. | High temperature oxidation resistance and microstructure change of aluminized coating on copper substrate | |
| CN108998794B (zh) | 一种Re-Si共改性铝化物涂层及其制备方法 | |
| CN102732936A (zh) | 一种在钢铁件上用电泳沉积法制备氧化硅陶瓷涂层的方法 | |
| WO2021027607A1 (zh) | 一种高导电石墨烯铜/铝复合导线的制备方法 | |
| CN105256290B (zh) | 一种应用于石材切割刀具的新型金刚石镀覆工艺 | |
| CN105386018B (zh) | 一种应用于石材切割刀具的金刚石表面镀覆工艺 | |
| CN105483591B (zh) | 热浸镀用Zn-Al-Si-Ni合金镀层及热浸镀方法 | |
| CN103993271A (zh) | 一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法 | |
| CN103710695A (zh) | 一种用于金属工件表面碳氮化钛防护涂层的制备方法 | |
| CN101597722B (zh) | 一种抗锌液腐蚀的多元铁硼合金及其制备方法 | |
| CN101899690A (zh) | 一种多孔合金材料及其制备方法 | |
| CN101857279A (zh) | 用于碳钢表面合金化的纳米氧化镍粉体的制备方法 | |
| CN105970151B (zh) | 表面处理方法、金属碳化物覆层、合金工件 | |
| CN113481544B (zh) | 一种实现稀土熔盐电极钨、钼阴极延寿的熔盐非电解渗局部处理方法 | |
| CN109226751A (zh) | 一种真空无压烧结多元Fe-Si合金涂层及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171212 |