金刚石镶在钢板上?靠一层镍裹着,这就是电镀金刚石
我们都知道铅笔芯很软,也很容易被折断,有这么一种物质它跟铅笔芯同样也是由碳元素构成的,却是世界上最坚硬的物质,这就是金刚石。由于金刚石坚硬和稀少的特点,所以自古人们就将视其名贵的宝石,而经过切割打磨的金刚石被称为钻石,是世界上最珍贵的宝石之一。https://p3-sign.toutiaoimg.com/dfic-imagehandler/1530aca2-cb09-4f44-a0e1-9cdf957eb8db~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1671846771&x-signature=QoidPex5r37rvsRhsPMwzOm6ky8%3D
金刚石的硬度非常的高,用它几乎可以在所有物体上画出痕迹,金刚石既锋利又不易发热,所以也将金刚石用在工艺生产中,如将金刚石包镶在各种工具基体上,用来制造一些打磨和切割工具,这种制造工艺就是电镀金刚石。电镀金刚石电镀金刚石是利用电镀原理,用镍将金刚石砂粒包镶在工件上,金刚石会被一部分包镶在基体上,另一部分露在表面形成牢固耐磨的工作层。
电镀金刚石的目的,是通过在金属工件表面包镶致密的金刚石颗粒,以增加切割和打磨能力,利用电镀金刚石工艺制造的各种磨削工具,广泛应用于机械,玻璃以及建材等行业中。
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图片来源:pixabay
金刚石的形成都需要在特殊的环境中形成,所以金刚石的产地比较集中,产量也比较少,天然金刚石并不能满足需要,所以电镀金刚石都是使用人造金刚石颗粒。磨削加工的发展历史
人类使用各种磨削工具对物品进行加工有着非常悠久的历史,在远古时期古人利用锋利的石头,动物骨头以及棍棒等工具,进行打猎和切割食物,这也是最早的磨削工具。
据记载在元朝时,中国就出现了一种利用天然胶,将贝壳粉粘在羊皮上进行打磨的工具,这是有记载最早使用的包镶式磨具。
自从人类发现青铜等各种金属以后,就开始利用其更加坚硬和可塑性强的特点,将这些金属加工成各种工具,广泛应用于各种磨削加工中,从此人类也进入了利用金属磨削加工的新时代。
到了近代,随着工业生产的快速发展,被加工的材料硬度越来越高,普通的金属磨削工具已经不能满足其需要了,于是人们开始寻找硬度更高的材料来作为磨料。
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也就出现了现在普遍使用的如天然刚玉,人造碳化硅以及硬度更高的人造金刚石等磨削材料,将这些材料磨成细小颗粒后,烧制或者包镶在其它金属基体上形成一定形状的磨具,以此来进行磨削加工。
电镀金刚石的特点
利用电镀金刚石制造出来的产品,由工件和金刚石镀层两部分组成,所以用这种电镀金刚石沉积工艺,能够制造出各种结构不规则,小而薄以及精度较高的磨削工具。
电镀金刚石通常采用镍作为金刚石颗粒与基体的结合剂,会将金刚石的1/2或者2/3牢牢包镶在工件上,镀层就会非常的坚硬,这会让电镀金刚石非常的耐磨,金刚石也不容易脱落。
由于金刚石的硬度很高,能长时间保持金刚石颗粒的锋利度,所以使用电镀金刚石制造的各种磨削工具工作效率也会明显高很多,并且还会更加耐磨。
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电镀金刚石在制造过程中采用的是通电后低温沉积的工艺,所以不会对金刚石产生高温高压,就不会对金刚石本身产生任何影响,这也保证了金刚石的质量不会降低,更利于提高磨削加工质量。
电镀金刚石工艺流程
金刚石原料根据需要的电镀金刚石工具精度选择相对应的金刚石目数,人造金刚石在显微镜下会呈现出带有菱角的多面体,并且呈现出黄绿色。
为了保证电镀金刚石的质量,还会使用专业的磁选机,从金刚石颗粒中吸取出掺杂的各种杂质,以保证金刚石的纯度。
除油用工业碱来除油,将烧碱放入水中加热煮沸30分钟,再用蒸馏水清洗2~3次,去除金刚石表面的油污。
电镀金刚石的工件也需要除油,通常将工件放入加有烧碱的超声波清洗机中,将水加热融化烧碱后清洗超声波清洗30分钟。
预镀为了让金刚石与基体能够牢固的结合,所以在电镀金刚石之前就要在工件表面包裹电镀层。(基体以碳钢为多,也有用不锈钢板的,不锈钢是必须预镀的,碳钢不预镀也行)
将电解液进行加热到50℃,将工件放入通电的镀槽中,金属镍与电镀液发生反应后,镍离子会沉积在工件表面,形成一层薄薄的电镀层。
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电镀要将金刚石沙粒包镶在工件电镀层上,通常有埋砂法和落砂法,落砂法每次只能完成一个面的上砂,所以比较适合单面电镀金刚石的产品;而埋砂法是将需要电镀金刚石的产品埋于金刚石砂粒之中,所以比较适合圆柱形或者不规则的产品。
但是它们的原理都是相同的,电镀液和工件通电后,将金刚石砂粒堆积在预镀好的工件上,在电场的作用下镍会分解释放出镍原子,沉积在已经有金刚石砂粒的工件上,表面的金刚石会被逐渐包裹起来,形成金刚石镀层。
水洗,烘干电镀完成后要用清水将产品冲洗干净,因为金刚石砂粒之间会留下一些电镀液体和金刚石砂粒;最后可通过热风将产品表面的水分蒸发掉,一个电镀金刚石产品就完成了。
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电镀金刚石和电镀还是有区别的,通俗一点理解呢,就是用镍把金刚石颗粒包裹在工件上,关键点有三个。
前处理一定要做好,除油不干净会导致附着力不够,电流的大小影响非常大,电流过大容易烧焦,过小镀不上。电镀的时间更是决定了产品的质量,比如需要把金刚石包裹到2/3是最佳状态,时间短了没包裹好金刚石容易脱落,时间久了包的太多,金刚石牢固了,但锋利度没有了,打磨效果下降了。下面来看看电镀金刚石放大后的画面。
这是平板上的电镀金刚石
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这是圆棒上的电镀金刚石
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整个生产感觉就像炒菜一样,火候是关键因素。
随着工业的快速发展,制造技术的进步,各个行业对电镀金刚石的需求越来越大,但对其要求基本上相同,即效率高、寿命长、磨削精度高。
要满足这些要求,就需要镀层金属不仅要有较高的硬度、耐磨性,而且要求金刚石砂粒在基体各个部分要均匀分布,以免镀层脱落使工具寿命缩短。
同样是碳的儿子,人家金刚石怎么就能那么硬呐,铅笔呀你说话呀
学习了 :handshake:handshake 见识了,,,,, :handshake强啊 同素异形体
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