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金刚石表面化学镀镍工艺

放大字体  缩小字体发布日期:2013-10-09  浏览次数:2517
核心提示:对金刚石表面化学镀镍金属化工艺及其影响因素进行研究,并探讨了相关工艺条件对金刚石性能的影响。结果表明,化学镀镍层能显著提高金刚石的热稳定性和抗氧化温度。
3结果及讨论

3.1工艺条件对镶矗的影响

(1)NiSO4浓度在其他条件不变的情况下,镍盐浓度与金刚石增重的关系见图2,当硫酸镍含量达到30g/L时,金刚石增重率达到最大,再增加镍盐浓度就有副反应,沉积速度反而下降。

(2)次磷酸钠浓度随着次磷酸钠浓度增加,金刚石增重率加快,当次磷钠的浓度达到30g/L时,金刚石增重率最大,再增加则发生自分解反应。沉积速率反而下降,且影响镀层质量。

金刚石镀镍工艺中硫酸浓度对硬度的影响

(3)主络合剂浓度主络合剂与Ni2+形成络合物,以控制溶液中的Ni2+浓度,从而控制沉积速度,并可防止亚磷镍并沉淀形成,并作为缓冲剂来防止镀镍pH值在施镀过程变化太快。主络合剂以25g/L为最佳。

(4)pH值pH值的大小直接影响主络合剂的络合能力,从而直接影响金刚石的增重率、镀层质量和镀液稳定性。由试验可知pH值以4.8~5.2为最佳

(5)施镀温度在其他条件不变的情况下研究温度变化对金刚石增重率的影响,发现t<60℃时,反应极慢,甚至不发生沉积.在t≥75℃沉积反应才能正常进行;随温度的继续升高,金刚石增重率呈直线上升趋势,t>90℃增重率上升缓慢,当温度达到95℃时,反应生成的亚磷酸根浓度增加,镀液自分解倾向增大,镀液颜色变暗甚至发黑,稳定性差,因此,施镀温度应控制在88士3℃。

3.2化学镀镍层对金刚石性能的影响

(1)热稳定性金嘲石热稳定系指金刚石加热到一定温度后的强度损失率,损失率越低,热稳定性越好。将经化学镀镍与未经处理的金刚石加热到980℃,未经处理的金刚石烧蚀严重+强度损失率为25%,而镀镍金刚石在此温度下变化不大,且强度损失率随增重率的增大而下降(见图4)。这是由于镀镍金刚石表面镍被氧化成NiO,金嘲石则较完整,因此强度损失率低。即化学镀镍层对金刚右有一定的保护作用,防止内部金刚石氧化和石墨化。

影响增重率的关系图

(2)抗氧化温度由金刚石的差热曲线分析可得出施镀金刚石的氧化温度与增重率的关系(见图5)。可见,化学镀镍后金刚石的抗氧化温度明显高于原始盒刚石的抗氧化温度,且随增重率的增加,金刚石的抗氧化温度升高,说明金刚石的增重百分率越高.镀层对金刚石的保护性越强,因而金刚石的抗氧化能力越强。

(3)抗压强度与增重率化学镀镍后金刚石的抗压强度比原始金刚石的抗压强度明显提高,且随增重率的增加(见图6),金刚石的抗压强度也增加,这是由于金刚石表面镀上一层金属镍层后金属以填隙、补平或包覆等方式,消除或减少了金刚石表面的裂坟和缺陷,减少了受力时的应力集中,因此,提高了金刚石强度。

金刚石镀镍工艺增重率与抗压强度的关系

4结论

(1)采用湿法化学镀镍对金嘲石表面进行金属化处理是可行的,具有投资小、成本低等特点。

(2)金刚石表面化学镀镍金属化可在金刚石表面获得镀层均匀的Ni-P合金镀层,并能显著提高金刚石的热稳定性、抗压强度及抗氧化温度,且效果较好。

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