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稀土对电镀金刚石工具镀层性能的影响

高红宇  
【摘要】: 电镀金刚石工具广泛应用于陶瓷、玻璃等脆硬材料的加工,镀层是影响电镀金刚石工具性能的关键因素之一。纯镍、亮镍和镍钴是目前常用的电镀结合剂镀层,具有一定的耐蚀性和耐磨性。为了进一步提高金刚石工具性能及其与基体结合强度,进而使金刚石工具的加工效率和使用寿命达到最佳的状态,本文将稀土应用于电镀金刚石工具的制造,以亮镍镀液配方为基础,进行了添加稀土LaCl_3·7H_2O的试验研究。以提高电镀金刚石工具性能为目标,研究了稀土对亮镍镀液性能、镀层性能的影响及机理。分别制备亮镍和镍镧镀层表面及截面试样,用显微硬度计观察表面、断面组织并测定硬度;用盘销式摩擦磨损试验机进行了镀层的摩擦磨损试验;应用数字图像相关方法测量镀层与基体的结合强度;通过电化学直流极化测试系统测得镀液的阴极极化曲线;在万能外圆磨床上进行内圆磨削试验,计算金刚石工具的磨削比。 稀土元素的加入使得亮镍电镀金刚石工具镀层晶粒细化。加入5g/L的LaCl_3·7H_2O可以使亮镍镀层晶粒得到较好的细化,镀层硬度提高到475 HV。通过热处理可以改变镀层组织结构状态,在适当的温度范围内热处理可提高镀层的硬度,加入稀土的镀层与基体的结合强度比亮镍镀层结合强度高。镀液的阴极极化程度随稀土含量的不同而改变。含稀土镀层的金刚石工具的磨削比为322.9。研究结果表明,在镀液中添加稀土可以提高亮镍镀层的硬度和镀液的阴极极化能力,提高镀层与基体的结合强度和金刚石工具的磨削比。此外,研究结果确定了应用数字图像相关方法测量电镀金刚石工具镀层与基体结合强度的可行性。


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