Үйлдвэрлэлээс өндөр зэрэглэлийн шилжилт хүртэл цэвэр эрчим хүч, хагас дамжуулагч, фотоволтайк үйлдвэрлэлийн салбар хурдацтай хөгжиж, өндөр үр ашигтай, өндөр нарийвчлалтай боловсруулах чадвартай алмазан багажны эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байгаа ч хиймэл алмазан нунтаг нь хамгийн чухал түүхий эд бөгөөд алмазан муж болон матрицын барих хүч нь тийм ч хүчтэй биш бөгөөд карбидын багажны эхэн үеийн ашиглалтын хугацаа удаан биш юм. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд салбар нь ерөнхийдөө металл материалаар алмазан нунтаг гадаргууг бүрэхийг ашигладаг бөгөөд энэ нь түүний гадаргуугийн шинж чанарыг сайжруулж, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, багажны ерөнхий чанарыг сайжруулдаг.
Алмазан нунтаг гадаргууг бүрэх арга нь химийн бүрэх, электролиз, магнетрон цацах бүрэх, вакуум ууршуулах бүрэх, халуун тэсрэлтийн урвал гэх мэт олон давуу талтай бөгөөд үүнд химийн бүрэх, боловсорсон процессоор бүрэх, жигд бүрэх, бүрэх найрлага, зузааныг нарийн хянах боломжтой бөгөөд захиалгаар бүрэх давуу тал нь салбартаа хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг хоёр технологи болсон.
1. химийн бүрэлт
Алмазан нунтаг химийн бүрэлт гэдэг нь боловсруулсан алмазан нунтагыг химийн бүрэлтийн уусмалд хийж, химийн бүрэлтийн уусмал дахь бууруулагч бодисын үйлчлэлээр металл ионуудыг бүрэлтийн уусмалд байрлуулж, нягт металл бүрэлт үүсгэдэг. Одоогийн байдлаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг алмазан химийн бүрэлт бол химийн никель бүрэлт-фосфор (Ni-P) хоёртын хайлшийг ихэвчлэн химийн никель бүрэлт гэж нэрлэдэг.
01 Химийн никель бүрэх уусмалын найрлага
Химийн бүрэх уусмалын найрлага нь түүний химийн урвалын жигд явц, тогтвортой байдал, бүрэх чанарт шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь ихэвчлэн үндсэн давс, бууруулагч бодис, цогцолбор үүсгэгч, буфер, тогтворжуулагч, хурдасгуур, гадаргуугийн идэвхт бодис болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. Хамгийн сайн бүрэх үр дүнд хүрэхийн тулд бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн харьцааг сайтар тохируулах шаардлагатай.
1. Үндсэн давс: ихэвчлэн никель сульфат, никель хлорид, никель амин сульфоны хүчил, никель карбонат гэх мэт бөгөөд гол үүрэг нь никелийн эх үүсвэрийг хангах явдал юм.
2. Бууруулагч бодис: энэ нь голчлон атомын устөрөгчийг хангаж, бүрэх уусмал дахь Ni2+-ийг Ni болгон бууруулж, бүрэх уусмалын хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох алмазан хэсгүүдийн гадаргуу дээр хуримтлуулдаг. Аж үйлдвэрт хүчтэй буурах чадвартай, хямд өртөгтэй, сайн бүрэх тогтвортой натрийн хоёрдогч фосфатыг голчлон бууруулагч бодис болгон ашигладаг. Бууралтын систем нь бага температур болон өндөр температурт химийн бүрэлтийг хийж чаддаг.
3, нарийн төвөгтэй бодис: бүрэх уусмал нь хур тунадас үүсгэж, бүрэх уусмалын тогтвортой байдлыг сайжруулж, бүрэх уусмалын ашиглалтын хугацааг уртасгаж, никелийн тунадасжилтын хурдыг сайжруулж, бүрэх давхаргын чанарыг сайжруулж, ерөнхийдөө сукцины хүчил, нимбэгийн хүчил, сүүн хүчил болон бусад органик хүчил болон тэдгээрийн давсыг ашигладаг.
4. Бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд: тогтворжуулагч нь бүрэх уусмалын задралыг дарангуйлж болох боловч химийн бүрэх урвалд нөлөөлөх тул дунд зэргийн хэрэглээ шаардлагатай; буфер нь химийн никель бүрэх урвалын үед H+ үүсгэж, рН-ийн тасралтгүй тогтвортой байдлыг хангаж чадна; гадаргуугийн идэвхт бодис нь бүрэх нүх сүвийг бууруулж чадна.
02 Химийн никель бүрэх үйл явц
Натрийн гипофосфатын системийн химийн бүрэлт нь матриц нь тодорхой каталитик идэвхжилтэй байх шаардлагатай бөгөөд алмазан гадаргуу нь өөрөө каталитик идэвхжилийн төвгүй тул алмазан нунтагыг химийн бүрэлтээс өмнө урьдчилан боловсруулсан байх шаардлагатай. Химийн бүрэлтийн уламжлалт урьдчилан боловсруулалтын арга нь тосыг зайлуулах, бүдүүнжүүлэх, мэдрэгжүүлэх, идэвхжүүлэх явдал юм.
(1) Тосыг зайлуулах, бүдүүн болгох: Тосыг зайлуулах нь голчлон алмазан нунтаг гадаргуу дээрх тос, толбо болон бусад органик бохирдуулагчийг арилгах, дараагийн бүрхүүлийн нягт тохирох байдал, сайн гүйцэтгэлийг хангахад чиглэгддэг. Бүдүүн болгох нь алмазан гадаргуу дээр жижиг нүх, ан цав үүсгэж, алмазан гадаргуугийн барзгар байдлыг нэмэгдүүлж, энэ нь зөвхөн энэ газарт металл ионуудыг шингээхэд тустай төдийгүй дараагийн химийн бүрэлт болон электролизийг хөнгөвчлөхөөс гадна алмазан гадаргуу дээр шат үүсгэдэг бөгөөд химийн бүрэлт эсвэл электролизийн металл тунадасны давхаргын өсөлтөд таатай нөхцлийг бүрдүүлдэг.
Ихэвчлэн тос зайлуулах үе шатанд NaOH болон бусад шүлтлэг уусмалыг тос зайлуулах уусмал болгон ашигладаг бөгөөд томруулах үе шатанд азотын хүчил болон бусад хүчлийн уусмалыг алмазан гадаргууг сийлэх түүхий химийн уусмал болгон ашигладаг. Үүнээс гадна эдгээр хоёр холбоосыг хэт авианы цэвэрлэгээний машинтай хамт ашиглах нь алмазан нунтаг тосыг зайлуулах, томруулах үр ашгийг дээшлүүлэх, тосыг зайлуулах, томруулах үйл явцад цаг хэмнэх, тосыг зайлуулах, томруулах үр нөлөөг хангахад тусалдаг.
(2) Мэдрэгжүүлэлт ба идэвхжүүлэлт: Мэдрэгжүүлэлт ба идэвхжүүлэлтийн үйл явц нь химийн бүрэх үйл явцын хамгийн чухал алхам бөгөөд энэ нь химийн бүрэх ажлыг хийж болох эсэхтэй шууд холбоотой юм. Мэдрэгжүүлэлт нь автокаталитик чадваргүй алмазан нунтаг гадаргуу дээр амархан исэлддэг бодисыг адсорбцлох явдал юм. Идэвхжүүлэлт нь гипофосфорын хүчил болон каталитик идэвхтэй металл ионуудыг (жишээлбэл, металл палладий) никелийн хэсгүүдийн бууралт дээр адсорбцлох замаар алмазан нунтаг гадаргуу дээр бүрэх хурдыг хурдасгах явдал юм.
Ерөнхийдөө мэдрэгжүүлэлт ба идэвхжүүлэлтийн эмчилгээний хугацаа хэт богино, алмазан гадаргуу дээрх металл палладийн цэг үүсэх нь бага, бүрхүүлийн шингээлт хангалтгүй, бүрхүүлийн давхарга амархан унах эсвэл бүрэн бүрхүүл үүсгэхэд хэцүү, боловсруулалтын хугацаа хэт урт байвал палладийн цэгийн алдагдалд хүргэдэг тул мэдрэгжүүлэлт ба идэвхжүүлэлтийн эмчилгээний хамгийн тохиромжтой хугацаа нь 20-30 минут юм.
(3) Химийн никель бүрэх: химийн никель бүрэх процесс нь зөвхөн бүрэх уусмалын найрлагаас гадна бүрэх уусмалын температур болон рН-ийн утгаас хамаардаг. Уламжлалт өндөр температурт химийн никель бүрэх нь ерөнхий температур 80~85℃ байх бөгөөд 85℃-аас дээш температурт бүрэх уусмалын задралд амархан хүргэдэг бөгөөд 85℃-аас доош температурт урвалын хурд өндөр байдаг. рН-ийн утга дээр рН нэмэгдэх тусам бүрэх тунадасны хурд нэмэгдэх боловч рН нь никелийн давсны тунадас үүсэхэд хүргэдэг тул химийн никель бүрэх процесст химийн бүрэх уусмалын найрлага, харьцааг оновчтой болгох замаар химийн бүрэх процессын нөхцөл, химийн бүрэх тунадасны хурд, бүрэх нягтрал, бүрэх зэврэлтээс хамгаалах чадвар, бүрэх нягтралын арга, бүрэх алмазан нунтаг зэргийг хянаж, аж үйлдвэрийн хөгжлийн эрэлтийг хангана.
Үүнээс гадна, ганц бүрэлт нь хамгийн тохиромжтой бүрэлтийн зузаанд хүрэхгүй байж магадгүй бөгөөд бөмбөлөг, нүх болон бусад согог байж болзошгүй тул бүрэлтийн чанарыг сайжруулж, бүрсэн алмазан нунтагны тархалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд олон бүрэлт хийж болно.
2. электро никельжилт
Алмазан химийн никель бүрэх дараа бүрэх давхаргад фосфор агуулагддаг тул цахилгаан дамжуулах чанар муудаж, алмазан багажны элс ачаалах процесст (матрицын гадаргуу дээр алмазан хэсгүүдийг бэхлэх процесс) нөлөөлдөг тул фосфоргүй бүрэх давхаргыг никель бүрэх хэлбэрээр ашиглаж болно. Тодорхой үйлдэл нь алмазан нунтагыг никель ион агуулсан бүрэх уусмалд хийж, алмазан хэсгүүдийг цахилгаан сөрөг электродтой холбож катод руу оруулж, никель металл блокийг бүрэх уусмалд дүрж, цахилгаан эерэг электродтой холбож анод болгон хувиргадаг бөгөөд электролитийн үйлчлэлээр бүрэх уусмал дахь чөлөөт никель ионууд алмазан гадаргуу дээрх атомууд болж буурч, атомууд бүрэх болж ургадаг.
01 Бүрээсний уусмалын найрлага
Химийн бүрэх уусмалын нэгэн адил электролизийн уусмал нь электролизийн процесст шаардлагатай металл ионуудыг голчлон хангаж, шаардлагатай металл бүрэхийг авахын тулд никелийн тунадасжуулалтын процессыг хянадаг. Үүний гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд үндсэн давс, анодын идэвхтэй бодис, буфер бодис, нэмэлт гэх мэт орно.
(1) Үндсэн давс: голчлон никель сульфат, никель амин сульфонат гэх мэтийг ашигладаг. Ерөнхийдөө үндсэн давсны концентраци өндөр байх тусам бүрэх уусмал дахь тархалт хурдан, гүйдлийн үр ашиг өндөр, металлын тунадасны хурд өндөр байх боловч бүрэх ширхэгүүд нь бүдүүн болж, үндсэн давсны концентраци буурах тусам бүрэхийн цахилгаан дамжуулах чанар муудаж, хянах боломжгүй болно.
(2) Анодын идэвхтэй бодис: Анод нь идэвхгүй болоход хялбар, дамжуулах чадвар муутай тул гүйдлийн тархалтын жигд байдалд нөлөөлдөг тул анодын идэвхжлийг нэмэгдүүлэх, анодын идэвхгүй гүйдлийн нягтралыг сайжруулахын тулд никель хлорид, натрийн хлорид болон бусад бодисыг анодын идэвхжүүлэгч болгон нэмэх шаардлагатай.
(3) Буфер бодис: Химийн бүрэх уусмалын нэгэн адил буфер бодис нь бүрэх уусмал болон катодын рН-ийн харьцангуй тогтвортой байдлыг хадгалж чаддаг тул электролизийн процессын зөвшөөрөгдөх хязгаарт хэлбэлзэж болно. Нийтлэг буфер бодис нь борын хүчил, цууны хүчил, натрийн бикарбонат гэх мэтийг агуулдаг.
(4) Бусад нэмэлтүүд: бүрхүүлийн шаардлагын дагуу бүрхүүлийн чанарыг сайжруулахын тулд зохих хэмжээний тод өнгөлөгч бодис, тэгшлэгч бодис, чийгшүүлэгч бодис болон бусад нэмэлтүүдийг нэмнэ.
02 Алмазан электролизжуулсан никель урсгал
1. Бүрэхээс өмнө урьдчилан боловсруулалт хийх: алмааз нь ихэвчлэн дамжуулагч биш бөгөөд бусад бүрэх процессоор дамжуулан металлын давхаргаар бүрэх шаардлагатай байдаг. Химийн бүрэх аргыг ихэвчлэн металлын давхаргыг урьдчилан бүрэх, өтгөрүүлэхэд ашигладаг тул химийн бүрэх чанар нь бүрэх давхаргын чанарт тодорхой хэмжээгээр нөлөөлдөг. Ерөнхийдөө химийн бүрэхийн дараа бүрэх дэх фосфорын агууламж нь бүрэх чанарт ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд өндөр фосфорын бүрэх нь хүчиллэг орчинд зэврэлтэнд харьцангуй сайн тэсвэртэй, бүрэх гадаргуу нь илүү хавдартай, том гадаргуугийн барзгаржилттай, соронзон шинж чанартай байдаггүй; дунд зэргийн фосфорын бүрэх нь зэврэлтэд тэсвэртэй ба элэгдэлд тэсвэртэй; бага фосфорын бүрэх нь харьцангуй сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг.
Үүнээс гадна, алмазан нунтагны ширхэгийн хэмжээ бага байх тусам гадаргуугийн талбай том байх бөгөөд бүрэх үед бүрэх уусмалд хөвөхөд хялбар бөгөөд гоожиж, бүрэх, бүрэх, сул давхарга үүсэх зэрэг үзэгдэл үүсч, бүрэхээс өмнө P агууламж болон бүрэх чанарыг хянаж, алмазан нунтаг дамжуулах чадвар болон нягтралыг хянаж, нунтаг хөвөхөд хялбар болгодог.
2, никель бүрэх: одоогоор алмазан нунтаг бүрэх нь ихэвчлэн өнхрөх бүрэх аргыг ашигладаг, өөрөөр хэлбэл савлахад зөв хэмжээний электролитийн уусмал нэмж, электролитийн уусмалд тодорхой хэмжээний хиймэл алмазан нунтаг нэмж, лонхыг эргүүлэх замаар савлахад байгаа алмазан нунтагыг өнхрүүлэхэд хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ эерэг электрод нь никель блоктой, сөрөг электрод нь хиймэл алмазан нунтагтай холбогддог. Цахилгаан талбайн нөлөөн дор бүрэх уусмал дахь чөлөөт никель ионууд нь хиймэл алмазан нунтагны гадаргуу дээр металл никель үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ арга нь бүрэх үр ашиг багатай, жигд бус бүрэх зэрэг асуудалтай тул эргэлдэгч электродын арга бий болсон.
Эргэлдэгч электродын арга нь алмазан нунтаг бүрэх үед катодыг эргүүлэх явдал юм. Энэ арга нь электрод ба алмазан хэсгүүдийн хоорондох холбоо барих талбайг нэмэгдүүлж, хэсгүүдийн хоорондох жигд дамжуулалтыг нэмэгдүүлж, бүрэх жигд бус байдлыг сайжруулж, алмазан никель бүрэх үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлдэг.
товч хураангуй
Алмазан багажны гол түүхий эд болох алмазан бичил нунтаг гадаргуугийн өөрчлөлт нь матрицын хяналтын хүчийг нэмэгдүүлэх, багажны ашиглалтын хугацааг сайжруулах чухал хэрэгсэл юм. Алмазан багажны элсний ачааллын хурдыг сайжруулахын тулд тодорхой цахилгаан дамжуулах чадвартай болгохын тулд алмазан бичил нунтагны гадаргуу дээр никель, фосфорын давхаргыг ихэвчлэн бүрж, дараа нь никель бүрэх замаар бүрэх давхаргыг өтгөрүүлж, цахилгаан дамжуулах чадварыг сайжруулж болно. Гэсэн хэдий ч алмазан гадаргуу нь өөрөө каталитик идэвхтэй төвгүй тул химийн бүрэхээс өмнө урьдчилан боловсруулалт хийх шаардлагатай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
лавлах баримт бичиг:
Лю Хан. Хиймэл алмазан бичил нунтаг гадаргуугийн бүрэх технологи болон чанарын судалгаа [D]. Жунюань Технологийн Хүрээлэн.
Ян Бяо, Ян Жүн, Юань Гуаншэн. Алмазан гадаргуугийн бүрээсийг урьдчилан боловсруулах үйл явцын судалгаа [J]. Орон зайн стандартчилал.
Ли Жинхуа. Утсан хөрөөнд ашигладаг хиймэл алмазан бичил нунтаг гадаргуугийн өөрчлөлт ба хэрэглээний судалгаа [D]. Жунюань Технологийн Хүрээлэн.
Фан Лили, Жэн Лиан, Ву Янфэй нар. Хиймэл алмазан гадаргуугийн химийн никель бүрэх үйл явц [J]. IOL сэтгүүл.
Энэ нийтлэлийг superhard material network-д дахин хэвлэв.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 3-р сарын 13
