როგორ დავფაროთ ალმასის ფხვნილი?

მაღალი დონის წარმოებაზე გადასვლისას, სუფთა ენერგიის სფეროსა და ნახევარგამტარული და ფოტოელექტრული ინდუსტრიის სწრაფი განვითარების ფონზე, ალმასის ხელსაწყოებზე მოთხოვნა იზრდება მაღალი ეფექტურობითა და მაღალი სიზუსტით დამუშავების უნარით, თუმცა ხელოვნური ალმასის ფხვნილი, როგორც ყველაზე მნიშვნელოვანი ნედლეული, ალმასის ოლქი და მატრიცის შემაკავებელი ძალა არ არის ძლიერი და კარბიდის ხელსაწყოს სიცოცხლის ხანგრძლივობა არ არის ხანგრძლივი. ამ პრობლემების გადასაჭრელად, ინდუსტრია ზოგადად იყენებს ალმასის ფხვნილის ზედაპირის ლითონის მასალებით დაფარვას, მისი ზედაპირის მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად, გამძლეობის გასაზრდელად და ხელსაწყოს საერთო ხარისხის გასაუმჯობესებლად.

ალმასის ფხვნილის ზედაპირის საფარის მეთოდი უფრო მრავალფეროვანია, მათ შორის ქიმიური მოოქროვება, ელექტრომოოქროვება, მაგნეტრონული გაფრქვევით მოოქროვება, ვაკუუმური აორთქლების მოოქროვება, ცხელი აფეთქების რეაქცია და ა.შ., მათ შორის ქიმიური მოოქროვება და მოოქროვება მომწიფებული პროცესით, ერთგვაროვანი საფარით, საფარის შემადგენლობისა და სისქის ზუსტად კონტროლის საშუალებას იძლევა, ინდივიდუალური საფარის უპირატესობები ინდუსტრიაში ორ ყველაზე ხშირად გამოყენებად ტექნოლოგიად იქცა.

1. ქიმიური მოპირკეთება

ალმასის ფხვნილის ქიმიური საფარი გულისხმობს დამუშავებული ალმასის ფხვნილის ქიმიური საფარის ხსნარში მოთავსებას და ლითონის იონების დალექვას საფარის ხსნარში ქიმიური საფარის ხსნარში აღმდგენი აგენტის მოქმედებით, რაც ქმნის მკვრივ ლითონის საფარს. ამჟამად, ალმასის ქიმიური საფარის ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი ქიმიური ნიკელის მოპირკეთებაა ქიმიური ნიკელის მოპირკეთება-ფოსფორის (Ni-P) ორობითი შენადნობი, რომელსაც ჩვეულებრივ ქიმიურ ნიკელის მოპირკეთებას უწოდებენ.

01 ქიმიური ნიკელის მოოქროვილი ხსნარის შემადგენლობა

ქიმიური მოპირკეთების ხსნარის შემადგენლობას გადამწყვეტი გავლენა აქვს მისი ქიმიური რეაქციის შეუფერხებელ მიმდინარეობაზე, სტაბილურობასა და საფარის ხარისხზე. ის, როგორც წესი, შეიცავს ძირითად მარილს, აღმდგენ აგენტს, კომპლექსერს, ბუფერს, სტაბილიზატორს, ამაჩქარებელს, ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას და სხვა კომპონენტებს. თითოეული კომპონენტის პროპორცია ფრთხილად უნდა იყოს რეგულირებული საუკეთესო საფარის ეფექტის მისაღწევად.

1, ძირითადი მარილი: ჩვეულებრივ ნიკელის სულფატი, ნიკელის ქლორიდი, ნიკელის ამინო სულფონის მჟავა, ნიკელის კარბონატი და ა.შ., მისი მთავარი როლი ნიკელის წყაროს უზრუნველყოფაა.

2. აღმდგენი აგენტი: ის ძირითადად უზრუნველყოფს ატომურ წყალბადს, აღადგენს Ni2+-ს მოოქროვილი ხსნარიდან Ni-ად და ანაწილებს მას ალმასის ნაწილაკების ზედაპირზე, რაც მოოქროვილი ხსნარის უმნიშვნელოვანესი კომპონენტია. ინდუსტრიაში, ნატრიუმის მეორადი ფოსფატი, რომელსაც აქვს ძლიერი აღმდგენი უნარი, დაბალი ღირებულება და კარგი მოოქროვილი სტაბილურობა, ძირითადად გამოიყენება აღმდგენი აგენტის სახით. აღმდგენი სისტემის გამოყენებით შესაძლებელია ქიმიური მოოქროვილი ხსნარის მიღწევა როგორც დაბალ, ასევე მაღალ ტემპერატურაზე.

3, კომპლექსური აგენტი: საფარის ხსნარს შეუძლია ნალექის დაჩქარება, საფარის ხსნარის სტაბილურობის გაზრდა, მოოქროვილი ხსნარის მომსახურების ვადის გახანგრძლივება, ნიკელის დეპონირების სიჩქარის გაუმჯობესება, საფარის ფენის ხარისხის გაუმჯობესება, ზოგადად სუქცინის მჟავას, ლიმონმჟავას, რძემჟავას და სხვა ორგანული მჟავების და მათი მარილების გამოყენება.

4. სხვა კომპონენტები: სტაბილიზატორს შეუძლია შეაფერხოს მოოქროვილი ხსნარის დაშლა, მაგრამ რადგან ეს გავლენას მოახდენს ქიმიური მოოქროვილი რეაქციის წარმოქმნაზე, საჭიროა ზომიერი გამოყენება; ბუფერს შეუძლია წარმოქმნას H+ ქიმიური ნიკელის მოოქროვილი რეაქციის დროს, რათა უზრუნველყოს pH-ის უწყვეტი სტაბილურობა; ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას შეუძლია შეამციროს საფარის ფორიანობა.

02 ქიმიური ნიკელის მოოქროვის პროცესი

ნატრიუმის ჰიპოფოსფატის სისტემის ქიმიური დამუშავებისთვის საჭიროა მატრიცას ჰქონდეს გარკვეული კატალიზური აქტივობა, ხოლო თავად ალმასის ზედაპირს არ გააჩნია კატალიზური აქტივობის ცენტრი, ამიტომ ალმასის ფხვნილის ქიმიურ დამუშავებამდე საჭიროა მისი წინასწარი დამუშავება. ქიმიური დამუშავების ტრადიციული წინასწარი დამუშავების მეთოდია ზეთის მოცილება, გაუხლეჩვა, სენსიბილიზაცია და აქტივაცია.

(1) ზეთის მოცილება, გახეხვა: ზეთის მოცილება ძირითადად მიზნად ისახავს ალმასის ფხვნილის ზედაპირზე ზეთის, ლაქების და სხვა ორგანული დამაბინძურებლების მოცილებას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს შემდგომი საფარის მჭიდროდ მორგება და კარგი შესრულება. გახეხვამ შეიძლება წარმოქმნას მცირე ორმოები და ბზარები ალმასის ზედაპირზე, რაც ზრდის ალმასის ზედაპირის უხეშობას, რაც არა მხოლოდ ხელს უწყობს ლითონის იონების ადსორბციას ამ ადგილას, ხელს უწყობს შემდგომ ქიმიურ მოოქროვებას და ელექტრომოოქროვებას, არამედ ალმასის ზედაპირზე საფეხურების წარმოქმნას, რაც ხელსაყრელ პირობებს ქმნის ქიმიური მოოქროვების ან ელექტრომოოქროვების ლითონის დეპონირების ფენის ზრდისთვის.

როგორც წესი, ზეთის მოცილების ეტაპზე, ზეთის მოცილების ხსნარად გამოიყენება NaOH და სხვა ტუტე ხსნარი, ხოლო გახეხვის ეტაპზე, აზოტის მჟავა და სხვა მჟავების ხსნარი გამოიყენება როგორც ნედლი ქიმიური ხსნარი ალმასის ზედაპირის დასამუშავებლად. გარდა ამისა, ეს ორი რგოლი უნდა იქნას გამოყენებული ულტრაბგერითი საწმენდი აპარატით, რაც ხელს უწყობს ალმასის ფხვნილის ზეთის მოცილების და გახეხვის ეფექტურობის გაუმჯობესებას, ზეთის მოცილების და გახეხვის პროცესში დროის დაზოგვას და ზეთის მოცილების და გახეხვის ეფექტის უზრუნველყოფას.

(2) სენსიბილიზაცია და აქტივაცია: სენსიბილიზაციისა და აქტივაციის პროცესი ქიმიური მოოქროვების მთელი პროცესის ყველაზე კრიტიკული ეტაპია, რაც პირდაპირ კავშირშია იმასთან, შესაძლებელია თუ არა ქიმიური მოოქროვების განხორციელება. სენსიბილიზაცია გულისხმობს ალმასის ფხვნილის ზედაპირზე ადვილად დაჟანგვადი ნივთიერებების ადსორბციას, რომლებსაც არ აქვთ ავტოკატალიზური უნარი. აქტივაცია გულისხმობს ჰიპოფოსფორმჟავას და კატალიზურად აქტიური ლითონის იონების (მაგალითად, ლითონის პალადიუმის) დაჟანგვის ადსორბციას ნიკელის ნაწილაკების აღდგენაზე, რათა დაჩქარდეს საფარის დეპონირების სიჩქარე ალმასის ფხვნილის ზედაპირზე.

ზოგადად, სენსიბილიზაციისა და აქტივაციის დამუშავების დრო ძალიან მოკლეა, ბრილიანტის ზედაპირზე მეტალის პალადიუმის წერტილოვანი წარმონაქმნი ნაკლებია, საფარის ადსორბცია არასაკმარისია, საფარის ფენა ადვილად ცვივა ან ძნელია სრული საფარის წარმოქმნა, ხოლო დამუშავების დრო ძალიან გრძელია, რაც გამოიწვევს პალადიუმის წერტილოვანი წარმონაქმნის დაკარგვას, ამიტომ სენსიბილიზაციისა და აქტივაციის დამუშავების საუკეთესო დროა 20-30 წუთი.

(3) ქიმიური ნიკელირება: ქიმიური ნიკელირების პროცესი დამოკიდებულია არა მხოლოდ საფარის ხსნარის შემადგენლობაზე, არამედ საფარის ხსნარის ტემპერატურასა და pH მნიშვნელობაზეც. ტრადიციული მაღალტემპერატურული ქიმიური ნიკელირების დროს, ზოგადი ტემპერატურა 80~85℃-ია, 85℃-ზე მეტი ტემპერატურა ადვილად იწვევს საფარის ხსნარის დაშლას, ხოლო 85℃-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, რეაქციის სიჩქარე მით უფრო სწრაფია. pH-ის მნიშვნელობის ზრდასთან ერთად, საფარის დალექვის სიჩქარე იზრდება, მაგრამ pH ასევე იწვევს ნიკელის მარილის ნალექის წარმოქმნას, რაც აფერხებს ქიმიური რეაქციის სიჩქარეს. ამიტომ, ქიმიური ნიკელირების პროცესში, ქიმიური დალექვის ხსნარის შემადგენლობისა და თანაფარდობის, ქიმიური დალექვის პროცესის პირობების ოპტიმიზაციის გზით, კონტროლდება ქიმიური საფარის დალექვის სიჩქარე, საფარის სიმკვრივე, საფარის კოროზიისადმი მდგრადობა, საფარის სიმკვრივის მეთოდი, საფარის ალმასის ფხვნილი, რათა დაკმაყოფილდეს სამრეწველო განვითარების მოთხოვნები.

გარდა ამისა, ერთი საფარით შეიძლება არ მივაღწიოთ საფარის იდეალურ სისქეს და შეიძლება გაჩნდეს ბუშტები, ნახვრეტები და სხვა დეფექტები, ამიტომ შესაძლებელია მრავალჯერადი საფარის გამოყენება საფარის ხარისხის გასაუმჯობესებლად და დაფარული ალმასის ფხვნილის დისპერსიის გასაზრდელად.

2. ელექტრონიკელინგი

ბრილიანტის ქიმიური ნიკელით მოპირკეთების შემდეგ საფარის ფენაში ფოსფორის არსებობის გამო, ეს იწვევს ცუდ ელექტროგამტარობას, რაც გავლენას ახდენს ბრილიანტის ხელსაწყოს ქვიშის ჩატვირთვის პროცესზე (ბრილიანტის ნაწილაკების მატრიცის ზედაპირზე დამაგრების პროცესზე), ამიტომ ნიკელით მოპირკეთების მიზნით შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოსფორის გარეშე მოპირკეთების ფენა. სპეციფიკური ოპერაციაა ბრილიანტის ფხვნილის ნიკელის იონების შემცველ საფარ ხსნარში მოთავსება, ბრილიანტის ნაწილაკები კათოდში შედიან დენის უარყოფით ელექტროდთან, ნიკელის მეტალის ბლოკი ჩაეფლო მოპირკეთების ხსნარში და დაუკავშირდა დენის დადებით ელექტროდს ანოდის შესაქმნელად. ელექტროლიტური მოქმედების გზით, საფარის ხსნარში თავისუფალი ნიკელის იონები ბრილიანტის ზედაპირზე ატომებად იშლება და ატომები საფარში გადაიზრდება.

01. საფარის ხსნარის შემადგენლობა

ქიმიური მოოქროვილი ხსნარის მსგავსად, ელექტრომოოქროვილი ხსნარი ძირითადად უზრუნველყოფს ელექტრომოოქროვილი პროცესისთვის საჭირო ლითონის იონებს და აკონტროლებს ნიკელის დალექვის პროცესს საჭირო ლითონის საფარის მისაღებად. მისი ძირითადი კომპონენტებია ძირითადი მარილი, ანოდის აქტიური აგენტი, ბუფერული აგენტი, დანამატები და ა.შ.

(1) ძირითადი მარილი: ძირითადად გამოიყენება ნიკელის სულფატი, ნიკელის ამინოსულფონატი და ა.შ. ზოგადად, რაც უფრო მაღალია ძირითადი მარილის კონცენტრაცია, მით უფრო სწრაფია დიფუზია მოოქროვილი ხსნარში, მით უფრო მაღალია დენის ეფექტურობა, ლითონის დალექვის სიჩქარე, მაგრამ საფარის მარცვლები უხეშდება და ძირითადი მარილის კონცენტრაციის შემცირება იწვევს საფარის უარეს გამტარობას და მისი კონტროლი რთულია.

(2) ანოდის აქტიური აგენტი: რადგან ანოდი ადვილად პასივირდება, მისი გამტარობა დაბალია, რაც გავლენას ახდენს დენის განაწილების ერთგვაროვნებაზე, ამიტომ ანოდის გააქტიურების ხელშესაწყობად და ანოდის პასივაციის დენის სიმკვრივის გასაუმჯობესებლად აუცილებელია ნიკელის ქლორიდის, ნატრიუმის ქლორიდის და სხვა აგენტების დამატება ანოდის აქტივატორის სახით.

(3) ბუფერული აგენტი: ქიმიური მოოქროვილი ხსნარის მსგავსად, ბუფერულ აგენტს შეუძლია შეინარჩუნოს მოოქროვილი ხსნარის და კათოდის pH-ის ფარდობითი სტაბილურობა, ისე, რომ ის მერყეობდეს ელექტროლიტური მოოქროვილი პროცესის დასაშვებ დიაპაზონში. გავრცელებული ბუფერული აგენტია ბორის მჟავა, ძმარმჟავა, ნატრიუმის ბიკარბონატი და ა.შ.

(4) სხვა დანამატები: საფარის მოთხოვნების შესაბამისად, საფარის ხარისხის გასაუმჯობესებლად დაამატეთ სწორი რაოდენობის მბზინავი აგენტი, გამასწორებელი აგენტი, დამატენიანებელი აგენტი და სხვადასხვა აგენტი და სხვა დანამატები.

02 ბრილიანტის ელექტროლიზებული ნიკელის ნაკადი

1. წინასწარი დამუშავება მოოქროვებამდე: ბრილიანტი ხშირად არ არის გამტარი და საჭიროებს ლითონის ფენით მოოქროვებას სხვა დაფარვის პროცესების მეშვეობით. ქიმიური მოოქროვების მეთოდი ხშირად გამოიყენება ლითონის ფენის წინასწარი მოოქროვებისა და გასქელების მიზნით, ამიტომ ქიმიური საფარის ხარისხი გარკვეულწილად გავლენას ახდენს მოოქროვების ფენის ხარისხზე. ზოგადად, ქიმიური მოოქროვების შემდეგ საფარში ფოსფორის შემცველობა დიდ გავლენას ახდენს საფარის ხარისხზე და მაღალი ფოსფორის შემცველ საფარს აქვს შედარებით უკეთესი კოროზიისადმი მდგრადობა მჟავე გარემოში, საფარის ზედაპირს აქვს უფრო მეტი სიმსივნური ამობურცულობა, დიდი ზედაპირის უხეშობა და არ აქვს მაგნიტური თვისებები; საშუალო ფოსფორის შემცველ საფარს აქვს როგორც კოროზიისადმი მდგრადობა, ასევე ცვეთამედეგობა; დაბალი ფოსფორის შემცველ საფარს აქვს შედარებით უკეთესი გამტარობა.

გარდა ამისა, რაც უფრო მცირეა ალმასის ფხვნილის ნაწილაკების ზომა, მით უფრო დიდია მისი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი. საფარის დატანისას, ის ადვილად ტივტივებს მოოქროვილი ხსნარში, რაც გამოიწვევს გაჟონვას, მოოქროვას, საფარის ფხვიერ ფენას. მოოქროვილამდე აუცილებელია ფოსფორის შემცველობისა და საფარის ხარისხის კონტროლი, ალმასის ფხვნილის გამტარობისა და სიმკვრივის კონტროლი, რათა გაუმჯობესდეს ფხვნილის ადვილად ტივტივება.

2. ნიკელის მოოქროვება: ამჟამად, ალმასის ფხვნილის მოოქროვება ხშირად იყენებს გორგოლაჭებიანი საფარის მეთოდს, ანუ ჩამოსხმისას საჭირო რაოდენობის ელექტროლიტური ხსნარი ემატება, გარკვეული რაოდენობის ხელოვნური ალმასის ფხვნილი ემატება ელექტროლიტურ ხსნარს, ბოთლის ბრუნვით ბოთლში ალმასის ფხვნილი ამოძრავდება გორგოლაჭებზე. ამავდროულად, დადებითი ელექტროდი უკავშირდება ნიკელის ბლოკს, ხოლო უარყოფითი ელექტროდი - ხელოვნურ ალმასის ფხვნილს. ელექტრული ველის ზემოქმედებით, მოოქროვების ხსნარში თავისუფალი ნიკელის იონები ხელოვნური ალმასის ფხვნილის ზედაპირზე ქმნიან ლითონის ნიკელს. თუმცა, ამ მეთოდს აქვს დაბალი საფარის ეფექტურობის და არათანაბარი საფარის პრობლემები, ამიტომ შეიქმნა მბრუნავი ელექტროდის მეთოდი.

მბრუნავი ელექტროდის მეთოდი გულისხმობს კათოდის ბრუნვას ალმასის ფხვნილისებრი მოოქროვებისას. ამ გზით შესაძლებელია ელექტროდსა და ალმასის ნაწილაკებს შორის კონტაქტის ფართობის გაზრდა, ნაწილაკებს შორის ერთგვაროვანი გამტარობის გაზრდა, საფარის არათანაბარი ფენომენის გაუმჯობესება და ალმასის ნიკელის მოოქროვების წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესება.

მოკლე შინაარსი

ალმასის ხელსაწყოების ძირითადი ნედლეულის სახით, ალმასის მიკროფხვნილის ზედაპირის მოდიფიკაცია მატრიცის კონტროლის ძალის გასაძლიერებლად და ხელსაწყოების მომსახურების ვადის გასაუმჯობესებლად მნიშვნელოვან საშუალებას წარმოადგენს. ალმასის ხელსაწყოების ქვიშის დატვირთვის სიჩქარის გასაუმჯობესებლად, ალმასის მიკროფხვნილის ზედაპირზე, როგორც წესი, შეიძლება ნიკელისა და ფოსფორის ფენის დატანა გარკვეული გამტარობის მისაღებად, შემდეგ კი მოოქროვილი ფენის ნიკელით მოოქროვა და გამტარობის გაზრდა. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ თავად ალმასის ზედაპირს არ აქვს კატალიზური აქტიური ცენტრი, ამიტომ ქიმიური მოოქროვამდე მისი წინასწარი დამუშავება აუცილებელია.

საცნობარო დოკუმენტაცია:

ლიუ ჰანი. ხელოვნური ალმასის მიკროფხვნილის ზედაპირის საფარის ტექნოლოგიისა და ხარისხის შესწავლა [D]. ჟონგუანის ტექნოლოგიური ინსტიტუტი.

იანგ ბიაო, იანგ ჯუნი და იუან გუანგშენგი. ალმასის ზედაპირის საფარის წინასწარი დამუშავების პროცესის შესწავლა [J]. კოსმოსური სივრცის სტანდარტიზაცია.

ლი ჯინგიუა. კვლევა მავთულის ხერხისთვის გამოყენებული ხელოვნური ალმასის მიკროფხვნილის ზედაპირის მოდიფიკაციისა და გამოყენების შესახებ [D]. ჯონგუანის ტექნოლოგიური ინსტიტუტი.

ფანგ ლილი, ჟენგ ლიანი, ვუ იანფეი და სხვ. ხელოვნური ალმასის ზედაპირის ქიმიური ნიკელით მოპირკეთების პროცესი [J]. IOL-ის ჟურნალი.

ეს სტატია ხელახლა დაიბეჭდა superhard material network-ში