Ndërsa prodhimi kalon në transformimin e nivelit të lartë, zhvillimi i shpejtë në fushën e energjisë së pastër dhe zhvillimi i industrisë së gjysmëpërçuesve dhe fotovoltaikëve, me efikasitet të lartë dhe aftësi përpunimi me saktësi të lartë të veglave të diamantit, kërkesa në rritje, por pluhuri artificial i diamantit si lënda e parë më e rëndësishme, forca mbajtëse e matricës së qarkut të diamantit dhe forca mbajtëse nuk është e fortë dhe e lehtë, jeta e hershme e veglave të karabit nuk është e gjatë. Për të zgjidhur këto probleme, industria në përgjithësi përdor veshjen sipërfaqësore të pluhurit të diamantit me materiale metalike, për të përmirësuar karakteristikat e sipërfaqes së saj, për të rritur qëndrueshmërinë, në mënyrë që të përmirësohet cilësia e përgjithshme e veglave.
Metoda e veshjes sipërfaqësore me pluhur diamanti është më e gjerë, duke përfshirë veshjen kimike, elektroplatimin, veshjen me spërkatje magnetroni, veshjen me avullim vakumi, reaksionin e shpërthimit të nxehtë, etj., duke përfshirë veshjen kimike dhe veshjen me proces të pjekur, veshje uniforme, mund të kontrollojë me saktësi përbërjen dhe trashësinë e veshjes, avantazhet e veshjes së personalizuar, është bërë dy teknologjitë më të përdorura në industri.
1. veshje kimike
Veshje kimike me pluhur diamanti është vendosja e pluhurit të diamantit të trajtuar në tretësirën e veshjes kimike dhe depozitimi i joneve metalike në tretësirën e veshjes nëpërmjet veprimit të agjentit reduktues në tretësirën e veshjes kimike, duke formuar një shtresë metalike të dendur. Aktualisht, veshja kimike e diamantit më e përdorur gjerësisht është aliazh binar nikel-fosfor (Ni-P) që zakonisht quhet veshje kimike me nikel.
01 Përbërja e tretësirës kimike të nikelit
Përbërja e tretësirës kimike të veshjes ka një ndikim vendimtar në ecurinë e qetë, stabilitetin dhe cilësinë e veshjes së reaksionit të saj kimik. Zakonisht përmban kripë kryesore, agjent reduktues, kompleksues, tampon, stabilizues, përshpejtues, surfaktant dhe përbërës të tjerë. Përqindja e secilit përbërës duhet të rregullohet me kujdes për të arritur efektin më të mirë të veshjes.
1, kripa kryesore: zakonisht sulfat nikeli, klorur nikeli, acid aminosulfonik nikeli, karbonat nikeli, etj., roli i saj kryesor është të sigurojë burim nikeli.
2. Agjent reduktues: kryesisht siguron hidrogjen atomik, redukton Ni2+ në tretësirën e veshjes në Ni dhe e depoziton atë në sipërfaqen e grimcave të diamantit, i cili është përbërësi më i rëndësishëm në tretësirën e veshjes. Në industri, fosfati sekondar i natriumit me aftësi të fortë reduktuese, kosto të ulët dhe stabilitet të mirë të veshjes përdoret kryesisht si agjent reduktues. Sistemi i reduktimit mund të arrijë veshje kimike në temperaturë të ulët dhe temperaturë të lartë.
3, agjent kompleks: tretësira e veshjes mund të precipitojë reshjet, të rrisë stabilitetin e tretësirës së veshjes, të zgjasë jetëgjatësinë e tretësirës së veshjes, të përmirësojë shpejtësinë e depozitimit të nikelit, të përmirësojë cilësinë e shtresës së veshjes, në përgjithësi të përdorë acid sukcinin, acid citrik, acid laktik dhe acide të tjera organike dhe kripërat e tyre.
4. Komponentë të tjerë: stabilizuesi mund të pengojë dekompozimin e tretësirës së veshjes, por për shkak se do të ndikojë në shfaqjen e reaksionit kimik të veshjes, kërkon përdorim të moderuar; tamponi mund të prodhojë H + gjatë reaksionit kimik të veshjes me nikel për të siguruar stabilitetin e vazhdueshëm të pH-it; surfaktanti mund të zvogëlojë porozitetin e veshjes.
02 Procesi kimik i nikelit
Mbulimi kimik i sistemit të hipofosfatit të natriumit kërkon që matrica të ketë një aktivitet të caktuar katalitik, dhe vetë sipërfaqja e diamantit nuk ka qendër aktiviteti katalitik, kështu që duhet të paratrajtohet para veshjes kimike të pluhurit të diamantit. Metoda tradicionale e trajtimit paraprak të veshjes kimike është heqja e vajit, trashësimi, sensibilizimi dhe aktivizimi.
(1) Heqja e vajit, trashësimi: Heqja e vajit bëhet kryesisht për të hequr vajin, njollat dhe ndotësit e tjerë organikë në sipërfaqen e pluhurit të diamantit, për të siguruar një përshtatje të ngushtë dhe performancë të mirë të veshjes pasuese. Trashja mund të formojë disa gropa dhe çarje të vogla në sipërfaqen e diamantit, duke rritur ashpërsinë sipërfaqësore të diamantit, gjë që jo vetëm që favorizon adsorbimin e joneve metalike në këtë vend, lehtëson veshjen dhe elektroplatimin pasues, por gjithashtu formon shkallë në sipërfaqen e diamantit, duke siguruar kushte të favorshme për rritjen e shtresës së depozitimit të metalit të veshjes kimike ose elektroplatimit.
Zakonisht, hapi i heqjes së vajit zakonisht përdor NaOH dhe tretësirë tjetër alkaline si tretësirë për heqjen e vajit, dhe për hapin e trashësimit, tretësira e acidit nitrik dhe tretësirës tjetër acide përdoret si tretësirë kimike e papërpunuar për të gdhendur sipërfaqen e diamantit. Përveç kësaj, këto dy lidhje duhet të përdoren me makinë pastrimi me ultratinguj, e cila është e favorshme për të përmirësuar efikasitetin e heqjes dhe trashësimit të vajit të pluhurit të diamantit, duke kursyer kohë në procesin e heqjes dhe trashësimit të vajit, dhe duke siguruar efektin e heqjes së vajit dhe të përpunimit të trashë.
(2) Sensibilizimi dhe aktivizimi: procesi i sensibilizimit dhe aktivizimit është hapi më kritik në të gjithë procesin e veshjes kimike, i cili lidhet drejtpërdrejt me mundësinë e kryerjes së veshjes kimike. Sensibilizimi është të adsorbohen substanca që oksidohen lehtësisht në sipërfaqen e pluhurit të diamantit, të cilat nuk kanë aftësi autokatalitike. Aktivizimi është të adsorbohet oksidimi i acidit hipofosforik dhe joneve metalike katalitikisht aktive (siç është paladiumi metalik) në reduktimin e grimcave të nikelit, në mënyrë që të përshpejtohet shkalla e depozitimit të veshjes në sipërfaqen e pluhurit të diamantit.
Në përgjithësi, koha e trajtimit të sensibilizimit dhe aktivizimit është shumë e shkurtër, formimi i pikës së paladiumit në sipërfaqen e diamantit është më i vogël, adsorbimi i veshjes është i pamjaftueshëm, shtresa e veshjes bie lehtë ose është e vështirë të formohet një shtresë e plotë, dhe koha e trajtimit është shumë e gjatë, duke shkaktuar humbje të pikës së paladiumit, prandaj, koha më e mirë për sensibilizim dhe trajtim të aktivizimit është 20~30 minuta.
(3) Nikeli kimik: Procesi i nikelit kimik nuk ndikohet vetëm nga përbërja e tretësirës së veshjes, por ndikohet edhe nga temperatura e tretësirës së veshjes dhe vlera e pH-it. Në nikelin kimik tradicional në temperaturë të lartë, temperatura e përgjithshme do të jetë në 80~85℃, mbi 85℃ lehtë mund të shkaktojë dekompozim të tretësirës së veshjes, dhe në temperatura më të ulëta se 85℃, aq më e shpejtë është shkalla e reagimit. Me rritjen e pH-it, shkalla e depozitimit të veshjes do të rritet, por pH gjithashtu do të shkaktojë formimin e sedimenteve të kripës së nikelit, gjë që pengon shkallën e reagimit kimik. Prandaj, në procesin e nikelit kimik, duke optimizuar përbërjen dhe raportin e tretësirës së veshjes kimik, kushtet e procesit të veshjes kimik, kontrolloni shkallën e depozitimit të veshjes kimik, dendësinë e veshjes, rezistencën ndaj korrozionit të veshjes, metodën e dendësisë së veshjes, pluhurin e diamantit të veshjes për të përmbushur kërkesat e zhvillimit industrial.
Përveç kësaj, një shtresë e vetme mund të mos arrijë trashësinë ideale të veshjes dhe mund të ketë flluska, vrima gjilpërash dhe defekte të tjera, kështu që mund të merren veshje të shumëfishta për të përmirësuar cilësinë e veshjes dhe për të rritur shpërndarjen e pluhurit të diamantit të veshur.
2. elektronikelim
Për shkak të pranisë së fosforit në shtresën e veshjes pas veshjes me nikelë kimike me diamant, kjo çon në përçueshmëri të dobët elektrike, e cila ndikon në procesin e ngarkimit të rërës së mjetit të diamantit (procesi i fiksimit të grimcave të diamantit në sipërfaqen e matricës), kështu që shtresa e veshjes pa fosfor mund të përdoret në mënyrën e veshjes me nikelë. Operacioni specifik është vendosja e pluhurit të diamantit në tretësirën e veshjes që përmban jone nikeli, grimcat e diamantit vijnë në kontakt me elektrodën negative të fuqisë në katodë, blloku metalik i nikelit zhytet në tretësirën e veshjes dhe lidhet me elektrodën pozitive të fuqisë për t'u bërë anodë, nëpërmjet veprimit elektrolitik, jonet e lira të nikelit në tretësirën e veshjes reduktohen në atome në sipërfaqen e diamantit, dhe atomet rriten në veshje.
01 Përbërja e tretësirës së veshjes
Ashtu si tretësira kimike e veshjes me metal, tretësira e veshjes me elektrolizë siguron kryesisht jonet metalike të nevojshme për procesin e veshjes me elektrolizë dhe kontrollon procesin e depozitimit të nikelit për të marrë veshjen e nevojshme metalike. Përbërësit e saj kryesorë përfshijnë kripën kryesore, agjentin aktiv të anodës, agjentin tampon, aditivë e kështu me radhë.
(1) Kripa kryesore: kryesisht duke përdorur sulfat nikeli, amino sulfonat nikeli, etj. Në përgjithësi, sa më i lartë përqendrimi i kripës kryesore, aq më i shpejtë është difuzioni në tretësirën e veshjes, aq më i lartë është efikasiteti i rrymës, shkalla e depozitimit të metalit, por kokrrat e veshjes do të bëhen të trasha, dhe ulja e përqendrimit të kripës kryesore, përçueshmëria e veshjes do të jetë më e keqe dhe e vështirë për t'u kontrolluar.
(2) Agjent aktiv i anodës: meqenëse anoda është e lehtë për t'u pasivizuar, përçueshmëria e saj është e dobët, gjë që ndikon në uniformitetin e shpërndarjes së rrymës, është e nevojshme të shtohen klorur nikeli, klorur natriumi dhe agjentë të tjerë si aktivizues anodik për të nxitur aktivizimin e anodës, për të përmirësuar dendësinë e rrymës së pasivizimit të anodës.
(3) Agjent tampon: Ashtu si tretësira kimike e veshjes, agjenti tampon mund të ruajë stabilitetin relativ të tretësirës së veshjes dhe pH-in e katodës, në mënyrë që të luhatet brenda intervalit të lejuar të procesit të elektrolaminimit. Agjenti tampon i zakonshëm është acidi borik, acidi acetik, bikarbonati i natriumit etj.
(4) Aditivë të tjerë: sipas kërkesave të veshjes, shtoni një sasi të duhur të agjentit të ndritshëm, agjentit të nivelimit, agjentit të lagësisë dhe agjentëve të ndryshëm dhe aditivëve të tjerë për të përmirësuar cilësinë e veshjes.
02 Nikeli i elektrolatuar me diamant i rrjedhshëm
1. Para-trajtimi para veshjes: diamanti shpesh nuk është përçues dhe duhet të veshet me një shtresë metali përmes proceseve të tjera të veshjes. Metoda e veshjes kimike përdoret shpesh për të para-veshur një shtresë metali dhe për ta trashur atë, kështu që cilësia e veshjes kimike do të ndikojë në cilësinë e shtresës së veshjes deri në një farë mase. Në përgjithësi, përmbajtja e fosforit në veshje pas veshjes kimike ka një ndikim të madh në cilësinë e veshjes, dhe veshja me fosfor të lartë ka rezistencë relativisht më të mirë ndaj korrozionit në mjedis acid, sipërfaqja e veshjes ka më shumë fryrje tumori, vrazhdësi të madhe sipërfaqësore dhe pa veti magnetike; veshja me fosfor të mesëm ka si rezistencë ndaj korrozionit ashtu edhe rezistencë ndaj konsumimit; veshja me fosfor të ulët ka përçueshmëri relativisht më të mirë.
Përveç kësaj, sa më e vogël të jetë madhësia e grimcave të pluhurit të diamantit, aq më e madhe është sipërfaqja specifike. Kur veshja bëhet e lehtë për të notuar në tretësirën e veshjes, do të prodhojë rrjedhje, veshje, fenomen të shtresës së lirshme të veshjes. Para veshjes, duhet të kontrolloni përmbajtjen e pH dhe cilësinë e veshjes, të kontrolloni përçueshmërinë dhe dendësinë e pluhurit të diamantit për të përmirësuar notimin e lehtë të pluhurit.
2, veshja me nikel: Aktualisht, veshja me pluhur diamanti shpesh përdor metodën e veshjes me rrotullim, domethënë, sasia e duhur e tretësirës së elektrogalvanizimit shtohet në shishe, një sasi e caktuar pluhuri diamanti artificial në tretësirën e elektrogalvanizimit, përmes rrotullimit të shishes, pluhuri i diamantit në shishe rrotullohet. Në të njëjtën kohë, elektroda pozitive lidhet me bllokun e nikelit, dhe elektroda negative lidhet me pluhurin e diamantit artificial. Nën veprimin e fushës elektrike, jonet e lira të nikelit në tretësirën e veshjes formojnë nikel metalik në sipërfaqen e pluhurit të diamantit artificial. Megjithatë, kjo metodë ka problemet e efikasitetit të ulët të veshjes dhe veshjes së pabarabartë, kështu që lindi metoda e elektrodës rrotulluese.
Metoda e elektrodës rrotulluese është rrotullimi i katodës në veshjen me pluhur diamanti. Kjo metodë mund të rrisë sipërfaqen e kontaktit midis elektrodës dhe grimcave të diamantit, të rrisë përçueshmërinë uniforme midis grimcave, të përmirësojë fenomenin e pabarabartë të veshjes dhe të përmirësojë efikasitetin e prodhimit të veshjes me nikel diamanti.
përmbledhje e shkurtër
Si lënda e parë kryesore e veglave të diamantit, modifikimi sipërfaqësor i mikropluhurit të diamantit është një mjet i rëndësishëm për të rritur forcën e kontrollit të matricës dhe për të përmirësuar jetëgjatësinë e veglave. Për të përmirësuar shkallën e ngarkimit të rërës së veglave të diamantit, një shtresë nikeli dhe fosfori zakonisht mund të veshet në sipërfaqen e mikropluhurit të diamantit për të pasur një përçueshmëri të caktuar, dhe më pas shtresa e veshjes trashet me anë të veshjes me nikel dhe për të rritur përçueshmërinë. Megjithatë, duhet të theksohet se vetë sipërfaqja e diamantit nuk ka një qendër aktive katalitike, kështu që duhet të para-trajtohet para veshjes kimike.
dokumentacioni referues:
Liu Han. Studim mbi teknologjinë e veshjes sipërfaqësore dhe cilësinë e mikropluhurit të diamantit artificial [D]. Instituti i Teknologjisë Zhongyuan.
Yang Biao, Yang Jun dhe Yuan Guangsheng. Studim mbi procesin e para-trajtimit të veshjes sipërfaqësore me diamant [J]. Standardizimi i hapësirës.
Li Jinghua. Hulumtime mbi modifikimin sipërfaqësor dhe zbatimin e mikropluhurit artificial të diamantit të përdorur për sharrat me tela [D]. Instituti i Teknologjisë Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, etj. Procesi kimik i veshjes me nikel të sipërfaqes së diamantit artificial [J]. Revista e IOL.
Ky artikull është ribotuar në rrjetin e materialeve superhard
Koha e postimit: 13 Mars 2025
