CN108179448A - 一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法 - Google Patents

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栗晓龙
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces

Abstract

本发明涉及一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法。属于超硬材料与磨料磨具技术领域。其技术方案是：将镀覆金刚石和固体颗粒粉末的混合物，在惰性气氛保护下，在特定高温下煅烧，让镀层金属与金刚石表面发生化学反应，从而使得镀覆金刚石形成镀层与金刚石界面化学结合和机械嵌合并存的状态，形成镀层‑界面嵌合层‑金刚石三层结构，然后再用一定的方法将镀覆金刚石和固体颗粒粉末分离，从而提高镀层与金刚石的结合强度。经过大量试验，此方法的优点是：在同样的金刚石工具中使用此方法处理后的镀覆金刚石相比使用不处理的镀覆金刚石其耐磨性大大提高，说明此方法能够有效提高金刚石界面与金属镀层的结合强度。

Description

一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法
技术领域
本发明专利属于超硬材料与磨料磨具技术领域，具体涉及一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法。
背景技术
在加工功能陶瓷、工程陶瓷和单晶硅等难加工材料时，一般要求金刚石工具有较高的磨削效率和较长使用寿命，现有的技术中常用的有烧结型金刚石工具、电镀金刚石工具、树脂结合剂金刚石工具和钎钎焊金刚石工具等，其中烧结型金刚石工具和电镀金刚石工具生产工艺简单，使用效果好，因此应用最为广泛。但是在金刚石烧结制品用于精密磨削使用时和金刚石线锯中往往会出现金刚石过早脱落、使用寿命短的问题。后来行业中使用表面镀衣的金刚石来改善此问题，如镀钛金刚石、镀镍金刚石、镀铬金刚石等，但改善效果并不是特别明显，原因在于金属镀层与金刚石界面之间结合并不牢固，甚至很容易脱落。
因此，本发明针对镀覆金刚石镀层不牢固的问题，提出一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法。
发明内容
技术问题：本发明需要解决的技术问题是金属镀层与金刚石界面之间结合不牢固的问题。
技术方案：为了实现上述目的，本发明提供一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法包括以下步骤：
①选择一种镀覆金刚石；
②选择一种固体粉末介质；
③将步骤①中选择的镀覆金刚石和步骤②中选择的固体粉末介质按照一定比例充分混合得到混合物A；
④将步骤③中的混合物A在惰性气氛或者还原性气氛中进行煅烧处理一定时间得到处理后的混合物B；
⑤将步骤④中煅烧处理后的混合物B中的固体粉末介质除去得到处理后的镀覆金刚石。
步骤①中所述的镀覆金刚石其镀层为镍及其合金、铁及其合金、钴及其合金、钛及其合金、钒及其合金、铬及其合金、钨及其合金，以及多种金属的复合镀层。
步骤②中所述的固体粉末介质包括氧化钙、氧化镁等，其特征在于：1、能耐高温，在高温下（1300℃以下）不液化能有效的隔离镀覆金刚石，避免镀覆金刚石相互粘连；2、后期容易去除，能够通过简单的化学或者物理方法去除掉；3、其粒度应与需要处理的金刚石有明显差别，便于后续分离处理。
步骤③中所述的固体粉末介质与镀覆金刚石的质量比应保证镀覆金刚石颗粒与颗粒之间不接触。
步骤④中所述的惰性气氛或者还原型气氛包括氮气、氩气、氦气、氢气等；所述的煅烧处理的温度应为镀层与金刚石界面能够发生轻微的化学反应的温度，对于不同种类的镀层和不同粒度的金刚石颗粒，反应温度也不同，处理时间应保证金刚石表面有一定的刻蚀。
步骤⑤中所述的固体粉末介质去除工艺为化学方法和物理方法并用，例如：水洗、酸洗、沉淀、过滤等。
本发明产生的有益效果是：经本方法处理后的镀覆盖金刚石能够形成具有镀层-界面嵌合层-金刚石三层结构，从而有效提高金属镀层与金刚石界面之间结合强度，进而提高金刚石工具的性能，尤其是在电镀金刚石工具和多孔金属结合剂金刚石工具中，能够有效提高工具的使用寿命。
附图说明
图1为镀覆金刚石与固体粉末介质充分混合后的示意图。
图2为镀层-界面嵌合层-金刚石三层结构示意图。
图3为未经处理的镀镍金刚石与经过1000℃处理后镀镍金刚石表面的SEM照片对比。
图4为未经处理的镀镍金刚石用硝酸溶解掉镀层后与经过1000℃处理1小时后的镀镍金刚石用硝酸溶解掉镀层后的金刚石表面SEM照片对比。
图5为金刚石与镍镀层反应过度金刚石表面被严重刻蚀后的镀镍金刚石用硝酸溶解掉镀层后的金刚石表面SEM照片。
具体实施方式
下面结合剂具体实例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不限于此。
实例1
①选择粒度为40/50的电镀镍金刚石；
②选择分析纯的氧化钙粉末粒度为300目以细；
③将步骤①中所选的镀镍金刚石与步骤②中所选的氧化钙粉末在刚玉坩埚中按质量比1：3充分混匀得到共混物A；
④将步骤③中所述的共混物A在氩气气氛中1050 ℃下煅烧1小时得到处理后的混合物B；
⑤将④中处理后的混合物B用100目的筛网筛出镀镍金刚石，再将镀镍金刚石用稀盐酸清洗其表面的氧化钙并烘干，得到处理后的镀镍金刚石。
实例2
①选择粒度为250/275的电镀镍铬合金金刚石；
②选择分析纯的氧化钙粉末粒度为500目以细；
③将步骤①中所选的镀镍铬合金金刚石与步骤②中所选的氧化钙粉末在刚玉坩埚中按质量比1：2充分混匀得到共混物A；
④将步骤③中所述的共混物A在氩气气氛中1000 ℃下煅烧1小时得到处理后的混合物B；
⑤将步骤④中处理后的混合物B用300目的筛网筛出镀镍铬合金金刚石，再将镀镍铬合金金刚石用稀盐酸清洗其表面的氧化钙并烘干，得到处理后的镀镍铬合金金刚石。
实例3
①选择粒度为220/255的电镀镍铁合金金刚石；
②选择分析纯的氧化镁粉末粒度为500目以细；
③将步骤①中所选的镀镍铁合金金刚石与步骤②中所选的氧化镁粉末在刚玉坩埚中按质量比1：2充分混匀得到共混物A；
④将步骤③中所述的共混物A在氩气气氛中950 ℃下煅烧1小时得到处理后的混合物B；
⑤将步骤④中处理后的混合物B用300目的筛网筛出镀镍铁合金金刚石，再将镀镍铁合金金刚石用稀盐酸清洗其表面的氧化镁并烘干，得到处理后的镀镍铁合金金刚石。

Claims (6)

1.一种提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于由以下步骤实现：
①选择一种镀覆金刚石；
②选择一种固体粉末介质；
③将步骤①中选择的镀覆金刚石和步骤②中选择的固体粉末介质按照一定比例充分混合得到混合物A；
④将步骤③中的混合物A在惰性气氛或者还原性气氛中进行煅烧处理一定时间得到处理后的混合物B；
⑤将步骤④中煅烧处理后的混合物B中的固体粉末介质除去得到处理后的镀覆金刚石。
2.根据权利要求1中所述的提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于：所述步骤①中的镀覆金刚石其镀层包括镍及其合金、铁及其合金、钴及其合金、钛及其合金、钒及其合金、铬及其合金、钨及其合金，以及多种金属的复合镀层。
3.根据权利要求2中所述的提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于：所述步骤②中的固体粉末介质包括氧化钙、氧化镁等，其满足以下条件：1、能耐高温，在高温下（1300℃以下）不液化能有效的隔离镀覆金刚石，避免镀覆金刚石相互粘连；2、后期容易去除，能够通过简单的化学或者物理方法去除掉。
4.根据权利要求3中所述的提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于：所述步骤③中的固体粉末介质与镀覆金刚石的质量比例应保证固体粉末介质的颗粒个数多于镀覆金刚石的颗粒个数。
5.根据权利要求4中所述的提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于：所述步骤④中的惰性气氛或者还原性气氛包括氮气、氩气、氦气和氢气中的一种或者多种；所述的煅烧处理的温度应为镀层与金刚石界面能够发生轻微的化学反应的温度，处理时间应保证金刚石表面出现轻微刻蚀。
6.根据权利要求5中所述的所述的提高镀覆金刚石金属镀层与金刚石界面结合强度的方法，其特征在于：所述步骤⑤中固体粉末介质去除工艺为化学方法和物理方法并用，其中包括水洗、酸洗、沉淀、过滤中的一种或多种。
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