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3 提高顆粒與胎體間的化學鍵結(jié)合
通過對金剛石的處理,使其表面的碳原子與金屬原子形成金屬/碳化學鍵,可以徹底解決金剛石工具中金剛石與胎體結(jié)合力不牢的問題。
3.1 表面金屬化[21]
利用化學鍍法對金剛石顆粒進行表面處理,可使金剛石與鍍層形成牢固的緊密連接。但如果使金剛石表面全部金屬化,金剛石顆粒表面擁有良好的導電性,不適用于電鍍法制備金剛石工具。在埋砂的過程中,鍍覆的金剛石與鋼基體和鍍層共同構(gòu)成陰極,就會出現(xiàn)眾多的金剛石顆粒相互粘結(jié)在一起形成成塊的現(xiàn)象。因而研究人員采用表面有分散導電質(zhì)點的金剛石制作電鍍金剛石工具[21]。方法是控制金剛石表面化學鍍的程度,嚴格控制敏化液和活化液的濃度以及敏化和活化處理的時間,使金剛石表面上金屬質(zhì)點的數(shù)量保持在合適范圍內(nèi)。雖然金剛石表面上導電質(zhì)點數(shù)量增多,可增加與鍍層金屬間的連接點,提高鍍層與金剛石的結(jié)合性能。但當金屬質(zhì)點過于密集時,會形成連接成片的金屬薄層。
金剛石化學鍍處理后,金剛石與鎳鈷基鍍層之間的明顯界線消失了,并有一些分散的鎳鈷連接點生長在金剛石與鍍層的結(jié)合面上[21]。用經(jīng)活化處理的金剛石制備電鍍金剛石工具,在磨削加工Al2O3陶瓷工件時,材料去除量是未經(jīng)活化處理的1.5倍[21]。但采用這種方法,金剛石顆粒與鍍層間可能只是原始意義上的化學結(jié)合,并未達到真正的化學結(jié)合鍵,分子間作用力可能占更大比例。
3.2 CVD法[22]
運用金剛石的CVD沉積技術(shù)對制備好的金剛石工具進行修復處理,不僅可使新形成的金剛石沉積于工具中的間隙里,又可以使工具中的金剛石顆粒得到再生機會,表面進一步發(fā)育完善,從而提高顆粒性能。MPCVD法已經(jīng)成功地被用在電鍍之后的金剛石顆粒與胎體金屬之間出現(xiàn)的空隙修復。在SEM下觀察用平均尺寸為16μm金剛石顆粒制備的電鍍金剛石工具的表面形貌,會發(fā)現(xiàn)有棱角和表面不規(guī)則缺陷,在金剛石顆粒與胎體金屬之間有凹面和空隙。把該工具放進MPCVD系統(tǒng)中沉積,金剛石顆粒平均尺寸增長為25μm,通過SEM觀察金剛石顆粒與胎體金屬之間的間隙得到彌補并且金剛石顆粒表面呈現(xiàn)出規(guī)則和飽滿[22]。采用這種方法對電鍍金剛石工具進行修復,比未修復電鍍金剛石工具具有更高切削力、耐磨性和顆粒結(jié)合力。在MPCVD過程中的高溫下,金剛石與胎體間會形成碳-金屬化學鍵,使金剛石顆粒與胎體金屬之間產(chǎn)生強力結(jié)合[22]。
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