提高电镀金刚石工具中金刚石与胎体结合力的工艺研究

论文摘要

课题主要研究目的为提高电镀金刚石工具中金刚石与胎体结合力。所采用的方法是利用强氧化处理与还原处理相结合表面改性技术对金刚石表面进行改性处理。本试验通过对金刚石表面改性机理分析,从理论上论述了表面改性的工艺可行性;对金刚石进行强氧化处理使表面碳原子得到氧化生成羟基(—OH)、羧基(—COOH)、和羰基(C=O)等基团,从而提高了金刚石颗粒的亲水性;对金刚石实施还原处理使金刚石表面吸附的镍离子还原成镍金属质点;研究了温度、时间对金刚石表面改性的影响,并分析了造成电镀金刚石工具表面镍瘤减少原因。从而,得出如下试验结果:1.金刚石颗粒经强氧化处理后,金刚石表面存在有凹坑,增加了镀层与金刚石颗粒之间的接触面积,增强了镀层对金刚石颗粒的把持力,提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命(磨削试验验证);同时电镀工具表面的结瘤现象得到了有效抑制2.用经还原处理的金刚石制备电镀金刚石工具,通过扫描电子显微镜观察金刚石与镀层的结合状况,金刚石与镍钴基镀层之间的明显界限消失了,并有一些分散的镍钴连接点生长在金刚石与镀层的结合面上,从而形成镀层与金刚石颗粒之间的金属键结合,有效提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命(磨削试验验证)。3.通过正交试验方法确定出金刚石表面改性的最佳工艺参数。4.利用上述工艺方法及参数成功地制造出性能优良的金刚石工具。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 电镀金刚石工具概述
• 1.2 电镀金刚石工具的改进方法
• 1.2.1 改进胎体材料
• 1.2.2 提高金刚石与胎体的接触面积
• 1.2.3 提高颗粒与胎体间的化学键结合
• 1.3 金刚石工具中金刚石与胎体结合力的提高方法
• 1.3.1 提高机械镶嵌力
• 1.3.2 提高化学键合力
• 1.4 金刚石表面改性机理
• 1.5 选题的目的和意义
• 2 试验内容与方法
• 2.1 金刚石表面改性
• 2.1.1 试验仪器与试剂
• 2.1.2 试验过程
• 2.1.2.1 金刚石表面氧化处理
• 2.1.2.2 Ni 离子吸附处理
• 2.1.2.3 Ni 离子还原成处理
• 2.2 金刚石工具的制造
• 2.2.1 试验设备及器材
• 2.2.1.1 脉冲电源
• 2.2.1.2 水浴锅
• 2.2.1.3 镀槽及挂具
• 2.2.1.4 电极材料
• 2.2.1.5 镀液配方
• 2.2.2 工具制备工艺参数的选择
• 2.2.3 金刚石工具的制造工艺
• 2.2.3.1 金刚石工具的基体加工
• 2.2.3.2 工件镀前处理
• 2.2.3.3 直流电沉积金刚石工具的制备
• 2.2.3.4 脉冲电沉积金刚石工具的制备
• 2.3 金刚石工具的检测
• 2.3.1 金刚石工具的形貌检测
• 2.3.2 金刚石工具的性能检测
• 3. 试验结果与讨论
• 3.1 强氧化处理对金刚石工具的影响
• 3.1.1 强氧化处理对工具表面形貌的影响
• 3.1.1.1 金刚石表面凹坑
• 3.1.1.2 镍瘤
• 3.1.2 温度对强氧化处理效果的影响
• 3.1.3 时间对强氧化处理效果的影响
• 3.1.4 强氧化处理对金刚石工具性能的影响
• 3.1.4.1 工具使用寿命对比分析
• 3.1.4.2 工具加工效率对比分析
• 3.2 还原处理对金刚石工具的影响
• 3.2.1 还原处理对金刚石与镀层结合的影响
• 3.2.2 Ni 离子吸附时间对还原处理的影响
• 3.2.3 Ni 离子还原时间对还原处理的影响
• 3.2.4 还原处理对金刚石工具性能的影响
• 4 结论及建议
• 参考文献
• ABSTRACT
• 附录