电镀金刚石工具的性能及改进研究（一）
0引言由于金刚石具有高硬度、高强度、高耐磨性以及线膨胀系数小等一系列优异的物理化学特性,被用来制作金刚石工具用于加工硬而脆的难加工材料。电镀法制备金刚石工具是通过金属的电沉积,将松散的金刚石颗粒固结在电镀层中,使金刚石颗粒具有切削能力。采用电镀法制备金刚石工具制造温度低,避免了对金刚石的热损失,并且生产工艺简便,设备投资少,制造周期短,成型方便以及可以修复等。因此,电镀金刚石制品已有各种砂轮、磨头、什锦锉、掏料刀、修整滚轮、地质钻头、扩孔器、内外圆切割片、铰刀、线锯等专用工具,在机械、电子、建筑、钻探、光学玻璃加工等工业领域得到广泛应用。
目前,国内外在用电镀法制备金刚石工具时,存在的主要问题是镀层胎体金属与金刚石颗粒间的结合力低,使用中金刚石颗粒受到力的作用时,容易松动脱落,致使使用寿命短。产生这些现象的主要原因是用电镀法制备金刚石工具时制造温度低,致使金刚石颗粒表面不易为一般金属所浸润,不但得不到强力的化学键结合,而且经常产生间隙。另外,受电镀工艺的影响,金刚石工具镀层金属可选类型有限(只限于镍、铬等少量金属及其合金),不像热压工具所使用的金属类型那样广泛。
针对以上问题,人们采用了各种措施来解决金刚石与镀层金属的结合力。本文综合介绍了国内外近年来发展起来的改进电镀金刚石工具性能的方法,并对它们进行了归纳分类,希望能给人一详细而清晰的认识。
1改进胎体材料
电镀金刚石工具中,镀层对金刚石起支撑和结合作用,被称为胎体或基质金属,它决定着金刚石颗粒能否充分发挥切削作用,一般要求它满足高硬度、高耐磨性和较高的韧性等性能要求,所以人们首先考虑到采用提高胎体材料的性能方法改进金刚石工具。
1.1胎体金属的合金化
虽然单一镀层(如镍)具有较高的强度,特别是韧性,但是一般硬度较低,因而人们多采用合金镀层。
1.1.1Ni-Co二元合金镀层
钴不仅能提高镍金属的强度(镍钴合金的胎体抗压强度为1600MPa),而且能提高胎体金属的抗热性能,在800℃时的NiCo二元合金胎体金属强度极限为500MPa,还能提高胎体金属的韧性。
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