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《河北工业大学》 2003年
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金刚石表面金属化及在锯片中的应用

刘世敏  
【摘要】: 金刚石工具是金刚石颗粒与金属粉混合烧结而成的一种特殊的复合材料。然而金刚石属于非金属材料,它与金属(或合金)之间的界面能很高,使得绝大多数单质金属或合金都难以有效地润湿金刚石,致使在应用过程中,金刚石过早脱落,造成金刚石的利用率很低,严重影响金刚石工具的使用寿命。解决金刚石的过早脱落是当前金刚石工具的重点研究课题之一。本课题就是运用金刚石表面金属化的方法试图解决这一难题。 本文通过大量的热力学和动力学计算,反复修改镀液成分与施镀工艺,成功地配制了化学镀溶液。成功地实现了金刚石表面金属化的三种实验工艺:化学镀Ni、真空微蒸发镀Ti、Ti-Ni复合镀。镀后的金刚石表面均被包裹了一层金属。利用扫描电镜观察了镀层和金刚石的界面结构,用X射线衍射进行了物相分析。结果发现:Ni/金刚石之间的结合属于机械结合,并发现有缝隙存在;真空微蒸发镀Ti和Ti-Ni复合镀的镀层与金刚石之间结合较为致密,界面之间有TiC或TiNi化合物生成,镀层与金刚石之间的结合力是化学结合力。 将表面金属化的三种镀膜金刚石应用到锯片中,观察了切割后刀头的表面形貌,磨损状况。研究了金刚石的脱落率、把持力。结果表明:镀膜金刚石锯片的性能指标均比未镀膜金刚石的锯片的要高,但解决金刚石脱落的最佳方案是应用Ti-Ni复合镀的金刚石。锯片的使用效果很好,受到用户好评。本研究课题为提高锯片的性能价格比提供了简单可行的参考依据。
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