电沉积纳米镍-钴合金在金刚石工具制备中的应用研究

采用纳米镍-钴镀层制备电镀金刚石工具以期提高工具的性能。通过考察脉冲参数、细化添加剂、硫酸钴对镀层显微硬度的影响,得出结论:细化添加剂、硫酸钴都能细化晶粒,两者有竞争关系;改变峰值电流密度和开通时间可以细化晶粒,脉冲周期过短会造成晶粒粗化。镀层中钴的质量分数为9%,表面较光整,平均晶粒尺寸在14nm左右,显微硬度达到609HV。确定了制造金刚石工具最佳的电镀工艺参数,由其制得的工具平均寿命比纳米镍镀层材料工具高16%。     

超声波对电镀金刚石工具性能的影响

分别在有超声波和无超声波条件下,制备了镍镀层和电镀金刚石工具。采用显微硬度计测试了镍镀层硬度,采用热震法和锉削法测试镀层与基体的结合强度,用显微镜观察镀层金相组织,计算了工具磨削比。研究结果表明:在电镀金刚石工具制备过程中,应用超声波可以细化镀层晶粒,提高镀层硬度,增强镀层与基体的结合强度。上砂前应用超声波可提高电镀金刚石工具磨粒密度和工具的磨削比。     

脉冲电沉积纳米晶镍在金刚石工具制造中的应用研究

采用watt镀液通过脉冲电沉积制得纳米镍沉积层.通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）分析了沉积层的表面形貌、结构和晶粒大小与脉冲参数的关系,分析表明：微观形貌为胞状结构,平均晶粒尺寸为10.3 nm;随着占空比的减小,晶粒得以细化.研究了脉冲参数对纳米镍层显微硬度、抗拉强度的影响,最大拉伸强度大900 MPa,为常规镍镀层的2.5倍;通过正交法得到最佳制造金刚石工具的脉冲参数,磨削加工试验显示,平均寿命为常规镍的1.5倍.     

脉冲电镀Ni-SiC纳米复合镀层工艺与微观形貌

采用脉冲电镀法制备了Ni-SiC(纳米)复合镀层,研究了脉冲参数对镀层中纳米颗粒含量和镀层显微硬度的影响.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了镀层的显微形貌及纳米复合镀层的相组成.用显微硬度计测试了镀层的显微硬度.结果表明,脉冲电镀能获得晶粒度细小、致密、光亮、均匀且高硬度的复合镀层.     

Ni-Co/纳米金刚石复合镀层抗磨损性能的研究

采用电沉积法在45#钢样品表面制备了含有纳米金刚石的镍-钴合金基复合镀层。对复合镀层的显微硬度和微观结构进行了测试。并考察了阴极电流密度、镀液pH值等主要工艺参数对纳米复合镀层耐磨性的影响。结果表明：纳米金刚石的弥散强化作用，可以有效地提高镀层的硬度。在干摩擦条件下，纳米复合镀层的耐磨性是镍-钴合金镀层的3倍；     

金属-纳米金刚石复合镀层的摩擦磨损性能

本文研究在正交优化工艺条件下获得的镍-钴-纳米金刚石复合电镀层的摩擦学性能，镀层致密无孔隙．讨论了纳米金刚石的加入对镀层组织的影响。结果表明，纳米金刚石的加入，使镍-钴合金层的组织细化，不加纳米金刚石的镀层晶粒尺寸约为0．5—0．6μm，加纳米金刚石的镀层晶粒尺寸约为0．1-0．2μm。镍钴合金镀层的摩擦系数为0．35左右，寿命在摩擦半径为14m时平均为0．022km。纳米金刚石复合镀层摩擦系数为0．3左右。镀层寿命在摩擦半径为14m时为0．15km。并使摩擦磨损性能显著提高。     

纳米金刚石/镍电刷镀复合镀层机械性能研究

本文对普通快速镍镀层和纳米金刚石/镍复合镀层的显微硬度和耐磨性进行了研究,分析了纳米颗粒含量、镀层厚度、加热温度等参数对纳米复合镀层显微硬度及摩擦性能的影响。结果表明:由于纳米金刚石的弥散强化作用,使得复合镀层的硬度和耐磨性大幅提高,摩擦系数明显降低。镀液中纳米金刚石含量约30g/L时,镀层硬度最高为650HV,经过300℃处理,硬度仍能保持在480HV之上。     

脉冲电沉积纳米镍镀层摩擦磨损性能的研究

采用脉冲电沉积的方法制备纳米镍镀层,研究了纳米镍镀层的微观组织结构,考察了脉冲电流密度和外加载荷对纳米镍镀层摩擦磨损性能的影响.结果表明,脉冲电沉积方法制备的纳米镍镀层的晶粒均匀致密;电流密度的增大使得纳米镍镀层晶粒尺寸减小,显微硬度和耐磨性提高;随着晶粒尺寸的减小,纳米镍镀层磨损机制从粘着磨损转变为磨料磨损.     

含纳米金刚石粉镍钴基复合镀层的研究

通过对爆轰制备的纳米金刚石粉进行去除杂质，亲水处理，制备出分散稳定的含纳米金刚石粉的镀液。利用这个镀液制备出含纳米金刚石粉的Ni—Co复合电镀层，并研究了镀液中分散不同含量纳米金刚石粉对制备镀层的表面形貌，晶粒尺寸的影响，镀液中纳米金刚石粉含量从2g／L增加到6g／L，镀层的晶粒尺寸减小近一半。纳米金刚石粉对晶粒的细化程度和镀层中含有的纳米金刚石粉的含量有很大关系。镀层的显微硬度与镀液中分散的纳米金刚石粉的含量并不成线性关系，镀层的显微硬度最大可达601．53HV。团聚的纳米金刚石粉导致镀层晶粒的异常长大。     

电镀工艺对镍纳米膜微观结构及硬度的影响

采用直流电沉积法制备纳米晶镍膜,研究了添加剂C12H2NaSO4,TJ,GL-100对镀层微观表面形貌、硬度、晶粒尺寸及织构的影响,同时探讨了电流密度对硬度的影响。结果表明：在无添加剂和仅加入C12H25NaSO4时,改变了镀层晶面的生长速率和晶粒快速的生长方向,使（200）晶面发生织构;TJ的添加显著细化晶粒;TJ和GL-100复合添加使镀层晶粒在（111）晶面择优取向生长。3种添加剂的复合作用,使镀层表面形貌及硬度达到最佳状态。在电镀条件相同时,镀层的硬度随电流密度的增加而增加。     

H2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响

目的研究不同H_2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响。方法采用MPECVD法制备了质量较好的纳米金刚石薄膜,并通过SEM、XRD对金刚石薄膜的形貌、结构以及晶粒尺寸进行了测试,还使用Raman对金刚石D峰、纳米金刚石特征峰(TPA)的变化趋势进行了分析。结果当Q(H_2):Q(Ar)=50:49时,制备的金刚石晶粒为亚微米范畴,其平均晶粒尺寸为250 nm,表面平整度较差,出现堆积层错现象,但金刚石特征峰(D峰)最强,生长速率达到最大,约为125 nm/h;Q(H_2):Q(Ar)=10:89时,表面平整度高,二次形核现象明显,平均晶粒尺寸为20 nm;进一步减小H_2/Ar流量比为0时,可发现晶粒由纳米变为超纳米,二次形核更为明显,表面平整更高,其平均晶粒尺寸为3 nm,另外Raman测试发现金刚石特征峰强度随H_2/Ar流量比的减小而减小,而纳米金刚石特征峰随H_2/Ar流量比的减小而增大。结论随着H_2/Ar流量比的增加,金刚石表面平整度逐渐变差,表面粗糙度也在逐渐增大,同时金刚石的晶粒尺寸和生长速率在Q(H_2):Q(Ar)=50:49时达到最大。     

PCD刀具加工强化复合地板中磨损行为的断裂力学研究

本文首先利用断裂力学的理论，分析了聚晶金刚石刀具切削过程中的沿晶和解理两种磨损特征及其形成过程。通过采用SYNDITE聚晶金刚石刀具对Al2O3颗粒表层强化复合地板的切削加工实验，验证了理论分析的正确性。研究表明聚晶金刚石刀具铣削Al2O3表层强化复合地板的过程中，刀具的磨损特征主要由沿晶磨损和解理磨损组成。并且，理论和实验结果表明刀具的磨损特征受到金刚石晶粒尺寸的影响。粗粒度聚晶金刚石易产生解理磨损形貌，细粒度的聚晶金刚石易产生沿晶磨损形貌。同时，研究表明微观裂纹特征对聚晶金刚石刀具的磨损起着重要的作用。     

纳米多晶金刚石微结构及塑性形变机制的研究进展

纳米多晶金刚石是指晶粒尺寸小于100 nm的金刚石晶粒直接结合而形成的多晶材料。石墨经高温高压直接转变合成的纳米多晶金刚石的硬度达120~145 GPa,洋葱碳直接转变合成的金刚石晶粒内含高密度孪晶,此纳米孪晶金刚石硬度达200 GPa,远超单晶金刚石的硬度。材料优良的性能源于其微观结构,揭示其塑性形变机制将利于更高性能纳米超硬材料的设计与合成。本文概述了纳米多晶金刚石微观结构及其塑性形变机制的国内外研究现状,重点介绍和评价了纳米多晶金刚石塑性形变机制的实验及理论研究,为纳米多晶金刚石材料的进一步研究和应用提供参考。      

Effects of diamond magnetism on the microstructure of electrodeposited diamond composites

Electroformed diamond tools have been used for many years in grinding and cutting fields while electrodeposited diamond composite coatings have been widely studied due to their desirable hardness, wear and corrosion resistance. This article reports the detrimental impact of diamond magnetism on the composites microstructure and gives explanations. Microstructure differences between composites that, respectively, contained no - further - treated diamond, magnetism - strengthening treated diamond and magnetism weakening treated diamond were carefully observed. It is shown that diamond magnetization treatment drastically harms the composite microstructure （e. g. , roughening the coating surface, coarsening the matrix grain, and more seriously, reducing the mechanical retention of diamond grains in the matrix） while demagnetization treatment does the opposite. All the observed facts could be explained by the electromagnetic interaction between magnetic fields produced by magnetic diamond grains and electric current （moving cations） during the electrodeposition process.     

钎焊法制造金刚石单层工具的研究

含强碳化物形成元素合金对金刚石表面浸润的机理与金刚石表面金属化技术是钎焊制造单层金刚石工具的技术基础。由于金刚石颗粒被强力焊接及其出刃突出,并可有序排布决定了钎焊单层金刚石工具具有磨削效率高、工具寿命长的基本特点。本文以三种金刚石工具为例,详细介绍了钎焊法制造金刚石工具的工艺。并与电镀金刚石工具进行了对比。     

Conditions for the in-situ formation of carbide coatings on diamond grains during their sintering with CuWC binders

In present work, self-assembled WC/W coatings on diamond grains, sintered with Cu matrix were firstly obtained by gas phase transport mechanism. Conditions for spontaneous coating formation were also determined. The coatings can improve adhesion strength between diamond grains and a binder. Discovered method can be used for production of heat sink and heat spreader devices, as well as cutting tools. As functional additives (precursors) for coating formation, WC and WO₃ were used. Morphology and composition of the coatings were identified by XPS, SEM, and TEM techniques. Coating consisting of mixture of metallic tungsten and tungsten carbide is formed on diamond when the Cu + WC binder is used. No coating is formed when copper is modified with WO₃ nanoparticles; introduction of 20% Fe to the binder leads to formation of a coating containing 100% tungsten in metallic form. Hence, conditions for formation of the tungsten (tungsten carbide) coating onto the diamond surface during sintering with a metal binder include the presence of a nucleating agent WC and a metal that catalyzes graphitization. It was found that the driving force for spontaneous coating formation is a chemically activated gas-phase mass transfer of WO₃ to the diamond surface, its chemisorption and subsequent reduction.     

提高钎焊金刚石工具质量的研究进展

详细地介绍了当前国内外钎焊工具的研究进展,主要包括:钎料组分选用,激光钎焊,表面镀覆金刚石的采用,钎焊工艺条件的优化,磨粒均匀/有序排布的实现,钎焊内应力的消除等,最后提出了目前亟待解决的问题。文中对众多的钎料合金,按照钎焊结合的实现原理,分成了两大类,即碳化钛类和碳化铬类,比传统的以合金组分划分显得更为简单而清晰。在新工艺方面着重介绍了采用激光束作为热源进行钎焊,激光钎焊加热速度快,能有效降低金刚石石墨化进程,而且能避免整体加热时工件易变形的特点。     

纳米晶多晶体金刚石超细微粉在表面技术中的应用

纳米晶多晶体金刚石超细精微粉是一种用动态法爆炸合成的金刚石,它与用静态法压机合成的单晶体金刚石不同,颗粒由纳米晶织构体组成,呈不规则形状,表面凹凸不平,而后者颗粒呈多面体单晶状,表面光滑,棱边平直.作为磨粒,多晶体金刚石具有更多的切削刃,切削效率高.作为复合镀层中的增强粒子,它与镀层金属的接触面更大、机械结合力更强,使用时不易剥落,优势明显.在国外,它广泛应用于硬质合金、人工晶体、玉石、红宝石、蓝宝石和钻石等各种材料的表面精细加工领域中,以及作为电镀和化学镀的增强相.     

用强氧化技术提高电镀金刚石工具的使用性能

分别用经强氧化处理和未经强氧化处理的金刚石制备了电镀金刚石工具.对陶瓷材料进行钻削加工,来测试两种不同金刚石制备工具的使用寿命及性能.通过扫描电子显微镜观察金刚石工具的表面形貌,结果表明,经强氧化处理的金刚石颗粒表面存在有较大粗糙的凹坑,金刚石颗粒表面的凹坑提高了镀层对金刚石颗粒的把持力,增强了"机械锚链"效应,工具表面镍瘤现象大为改善,镍瘤的减少提高了金刚石的加工效率和加工精度;其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经强氧化处理金刚石电镀钻头的1.3倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命.     

金刚石-金属复合薄膜的电沉积规律

简要介绍了用电铸法制备金刚石一金属复合薄膜的方法，给出了薄膜的沉积规律，指出：电镀工艺参数如阴极电流密度、镀液中金刚石含量、搅拌等对沉积结果影响很大，而pH值、温度、阳阴极间距对沉积结果影响不很明显，重点给出了搅拌速度和位置对薄膜中金刚石含量分布的影响，搅拌速度太低金刚石颗粒分布不均匀，而搅拌速度太高则会引起沉积密度很低甚至无金刚石沉积，最佳搅拌速度范围为180r／m-220r／m，最佳搅拌位置在镀液下部。并从沉积机理的角度对所得结果作了简要分析。此外，采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等检测手段研究了该薄膜显微结构。