Avec la transformation industrielle haut de gamme et le développement rapide des secteurs des énergies propres, des semi-conducteurs et du photovoltaïque, la demande d'outils diamantés à haute efficacité et haute précision ne cesse de croître. Cependant, la poudre de diamant synthétique, matière première essentielle, présente une faible résistance à la traction et à la matrice, ce qui limite la durée de vie des outils en carbure. Pour résoudre ces problèmes, l'industrie adopte généralement un revêtement de surface en poudre de diamant sur des matériaux métalliques afin d'améliorer les caractéristiques de surface et la durabilité, et ainsi d'optimiser la qualité globale des outils.
La méthode de revêtement de surface en poudre de diamant est plus, y compris le placage chimique, la galvanoplastie, le placage par pulvérisation magnétron, le placage par évaporation sous vide, la réaction d'éclatement à chaud, etc., y compris le placage chimique et le placage avec un processus mature, un revêtement uniforme, peut contrôler avec précision la composition et l'épaisseur du revêtement, les avantages du revêtement personnalisé, sont devenus les deux technologies les plus couramment utilisées dans l'industrie.
1. placage chimique
Le revêtement chimique à la poudre de diamant consiste à introduire la poudre de diamant traitée dans une solution de revêtement chimique et à y déposer les ions métalliques grâce à l'action de l'agent réducteur, formant ainsi un revêtement métallique dense. Actuellement, le revêtement chimique au diamant le plus répandu est le nickelage chimique (alliage binaire Ni-P), communément appelé nickelage chimique.
01 Composition de la solution de nickelage chimique
La composition de la solution de placage chimique a une influence décisive sur le bon déroulement, la stabilité et la qualité du revêtement de la réaction chimique. Elle contient généralement un sel principal, un réducteur, un complexant, un tampon, un stabilisant, un accélérateur, un tensioactif et d'autres composants. La proportion de chaque composant doit être soigneusement ajustée pour obtenir un revêtement optimal.
1, sel principal : généralement sulfate de nickel, chlorure de nickel, acide aminosulfonique de nickel, carbonate de nickel, etc., son rôle principal est de fournir une source de nickel.
2. Agent réducteur : il fournit principalement de l'hydrogène atomique, réduit le Ni2+ présent dans la solution de placage en Ni et le dépose à la surface des particules de diamant, composant essentiel de la solution de placage. Dans l'industrie, le phosphate secondaire de sodium, doté d'une forte capacité de réduction, d'un faible coût et d'une bonne stabilité de placage, est principalement utilisé comme agent réducteur. Ce système de réduction permet de réaliser un placage chimique à basse et haute température.
3, agent complexe : la solution de revêtement peut précipiter la précipitation, améliorer la stabilité de la solution de revêtement, prolonger la durée de vie de la solution de placage, améliorer la vitesse de dépôt du nickel, améliorer la qualité de la couche de revêtement, utiliser généralement de l'acide succinique, de l'acide citrique, de l'acide lactique et d'autres acides organiques et leurs sels.
4. Autres composants : le stabilisateur peut inhiber la décomposition de la solution de placage, mais comme il affectera l'apparition de la réaction de placage chimique, il nécessite une utilisation modérée ; le tampon peut produire du H + pendant la réaction de nickelage chimique pour assurer la stabilité continue du pH ; le tensioactif peut réduire la porosité du revêtement.
02 Le procédé de nickelage chimique
Le placage chimique du système d'hypophosphate de sodium nécessite une matrice possédant une certaine activité catalytique. Or, la surface du diamant ne possède pas de centre d'activité catalytique. Elle doit donc être prétraitée avant le placage chimique de la poudre de diamant. La méthode traditionnelle de prétraitement du placage chimique comprend le dégraissage, le dégrossissage, la sensibilisation et l'activation.
(1) Dégraissage et grossissement : le dégraissage vise principalement à éliminer l'huile, les taches et autres polluants organiques présents à la surface de la poudre de diamant, afin d'assurer un ajustement parfait et une bonne performance du revêtement ultérieur. Le grossissement peut former de petites piqûres et fissures à la surface du diamant, augmentant ainsi sa rugosité. Ce phénomène favorise non seulement l'adsorption des ions métalliques à cet endroit, facilite le placage chimique et la galvanoplastie ultérieures et forme des gradins à la surface du diamant, créant ainsi des conditions favorables à la croissance de la couche de dépôt métallique.
Habituellement, l'étape de dégraissage utilise de la soude caustique (NaOH) et une autre solution alcaline, tandis que l'étape de dégrossissage utilise de l'acide nitrique et une autre solution acide comme solution chimique brute pour graver la surface du diamant. De plus, ces deux étapes doivent être utilisées avec un nettoyeur à ultrasons, ce qui améliore l'efficacité du dégraissage et du dégrossissage de la poudre de diamant, permet de gagner du temps et garantit l'efficacité du dégraissage et du dégrossissage.
(2) Sensibilisation et activation : le processus de sensibilisation et d'activation est l'étape la plus critique du placage chimique, directement liée à la réalisation du placage. La sensibilisation consiste à adsorber les substances facilement oxydables à la surface de la poudre de diamant dépourvue de capacité autocatalytique. L'activation consiste à adsorber l'oxydation de l'acide hypophosphorique et des ions métalliques catalytiquement actifs (tels que le palladium) sur les particules de nickel, afin d'accélérer le dépôt du revêtement à la surface de la poudre de diamant.
D'une manière générale, le temps de traitement de sensibilisation et d'activation est trop court, la formation de pointes de palladium en métal de surface du diamant est moindre, l'adsorption du revêtement est insuffisante, la couche de revêtement est facile à tomber ou difficile à former un revêtement complet, et le temps de traitement est trop long, entraînera la perte de pointes de palladium, par conséquent, le meilleur moment pour le traitement de sensibilisation et d'activation est de 20 à 30 minutes.
(3) Nickelage chimique : le procédé de nickelage chimique dépend non seulement de la composition de la solution de revêtement, mais également de sa température et de son pH. Pour le nickelage chimique traditionnel à haute température, la température est généralement comprise entre 80 et 85 °C. Au-delà de 85 °C, la solution de revêtement se décompose facilement, tandis qu'en dessous, la réaction est plus rapide. L'augmentation du pH entraîne une augmentation de la vitesse de dépôt du revêtement, mais aussi une formation de dépôts de sels de nickel, ce qui ralentit la réaction chimique. Par conséquent, lors du nickelage chimique, il est nécessaire d'optimiser la composition et le rapport de la solution de revêtement, les conditions du procédé, le taux de dépôt du revêtement, sa densité, sa résistance à la corrosion, sa méthode de densité et l'application de la poudre de diamant afin de répondre aux exigences du développement industriel.
De plus, un seul revêtement peut ne pas atteindre l'épaisseur de revêtement idéale, et il peut y avoir des bulles, des trous d'épingle et d'autres défauts, donc plusieurs revêtements peuvent être appliqués pour améliorer la qualité du revêtement et augmenter la dispersion de la poudre de diamant revêtue.
2. électro-nickelage
La présence de phosphore dans la couche de revêtement après nickelage chimique au diamant entraîne une mauvaise conductivité électrique, ce qui affecte le processus de chargement du sable de l'outil diamanté (le processus de fixation des particules de diamant à la surface de la matrice). Une couche de revêtement sans phosphore peut donc être utilisée pour le nickelage. L'opération consiste à introduire la poudre de diamant dans la solution de revêtement contenant des ions nickel. Les particules de diamant entrent en contact avec l'électrode négative de puissance pour former la cathode. Le bloc de nickel métallique immergé dans la solution de revêtement et connecté à l'électrode positive de puissance constitue l'anode. Par l'action électrolytique, les ions nickel libres présents dans la solution de revêtement sont réduits en atomes à la surface du diamant, qui se développent dans le revêtement.
01 Composition de la solution de placage
Tout comme la solution de placage chimique, la solution de galvanoplastie fournit principalement les ions métalliques nécessaires au processus de galvanoplastie et contrôle le dépôt de nickel pour obtenir le revêtement métallique souhaité. Ses principaux composants comprennent le sel principal, l'agent actif de l'anode, l'agent tampon, les additifs, etc.
(1) Sel principal : principalement à l'aide de sulfate de nickel, d'aminosulfonate de nickel, etc. Généralement, plus la concentration en sel principal est élevée, plus la diffusion dans la solution de placage est rapide, plus l'efficacité du courant, le taux de dépôt de métal sont élevés, mais les grains du revêtement deviendront grossiers et la diminution de la concentration en sel principal, la conductivité du revêtement sera pire et difficile à contrôler.
(2) Agent actif de l'anode : étant donné que l'anode est facile à passiver, facile à avoir une mauvaise conductivité, affectant l'uniformité de la distribution du courant, il est donc nécessaire d'ajouter du chlorure de nickel, du chlorure de sodium et d'autres agents comme activateur anodique pour favoriser l'activation de l'anode, améliorer la densité de courant de la passivation de l'anode.
(3) Agent tampon : comme la solution de placage chimique, l'agent tampon permet de maintenir la stabilité relative de la solution de placage et du pH de la cathode, afin de permettre une variation dans la plage autorisée du procédé de galvanoplastie. Les agents tampons courants comprennent l'acide borique, l'acide acétique, le bicarbonate de sodium, etc.
(4) Autres additifs : selon les exigences du revêtement, ajoutez une quantité appropriée d'agent brillant, d'agent de nivellement, d'agent mouillant et d'agent divers et d'autres additifs pour améliorer la qualité du revêtement.
02 Flux de nickel électrolytique au diamant
1. Prétraitement avant placage : le diamant est souvent non conducteur et doit être recouvert d'une couche métallique par d'autres procédés de revêtement. Le placage chimique est souvent utilisé pour pré-plaquer et épaissir une couche métallique. La qualité du revêtement chimique influence donc dans une certaine mesure celle de la couche de placage. En général, la teneur en phosphore du revêtement après placage chimique a un impact important sur sa qualité. Un revêtement à forte teneur en phosphore présente une résistance à la corrosion relativement supérieure en milieu acide. Sa surface présente un gonflement tumoral plus important, une rugosité importante et une absence de propriétés magnétiques. Un revêtement à teneur moyenne en phosphore offre à la fois une résistance à la corrosion et à l'usure. Un revêtement à faible teneur en phosphore présente une conductivité relativement supérieure.
De plus, plus la taille des particules de poudre de diamant est petite, plus la surface spécifique est grande, lors du revêtement, facile à flotter dans la solution de placage, produira des fuites, un placage, un phénomène de couche lâche de revêtement, avant le placage, il est nécessaire de contrôler la teneur en P et la qualité du revêtement, pour contrôler la conductivité et la densité de la poudre de diamant afin d'améliorer la poudre facile à flotter.
2. Nickelage : Actuellement, le placage à la poudre de diamant est souvent réalisé par laminage. La quantité adéquate de solution de galvanoplastie est ajoutée au flacon. Une certaine quantité de poudre de diamant artificiel est alors introduite dans le flacon et, par rotation du flacon, la poudre de diamant est entraînée dans le flacon. Parallèlement, l'électrode positive est connectée au bloc de nickel et l'électrode négative à la poudre de diamant artificiel. Sous l'action du champ électrique, les ions nickel libres dans la solution de placage forment du nickel métallique à la surface de la poudre de diamant artificiel. Cependant, cette méthode présente des inconvénients : faible efficacité et irrégularité du revêtement, d'où l'apparition de la méthode de l'électrode rotative.
La méthode de l'électrode rotative consiste à faire tourner la cathode lors du dépôt de poudre de diamant. Cette méthode permet d'augmenter la surface de contact entre l'électrode et les particules de diamant, d'améliorer l'uniformité de la conductivité entre les particules, d'améliorer l'irrégularité du revêtement et d'optimiser l'efficacité du dépôt de nickel diamanté.
bref résumé
En tant que principale matière première des outils diamantés, la modification de surface de la micropoudre de diamant est un moyen important d'améliorer la force de contrôle de la matrice et d'en prolonger la durée de vie. Afin d'améliorer le taux de charge en sable des outils diamantés, une couche de nickel et de phosphore peut généralement être déposée sur la surface de la micropoudre de diamant pour obtenir une certaine conductivité, puis épaissie par nickelage pour améliorer la conductivité. Cependant, il convient de noter que la surface du diamant ne possède pas de centre catalytique actif ; elle doit donc être prétraitée avant le placage chimique.
documentation de référence :
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Yang Biao, Yang Jun et Yuan Guangsheng. Étude du processus de prétraitement du revêtement de surface en diamant [J]. Normalisation spatiale.
Li Jinghua. Recherche sur la modification de surface et l'application de micropoudre de diamant artificiel utilisée pour la scie à fil [D]. Institut de technologie de Zhongyuan.
Fang Lili, Zheng Lian, Wu Yanfei, et al. Procédé de nickelage chimique de la surface d'un diamant artificiel [J]. Journal of IOL.
Cet article est reproduit dans le réseau des matériaux superdurs
Date de publication : 13 mars 2025
