我們都知道鉛筆芯很軟,也很容易被折斷,有這么一種物質它跟鉛筆芯同樣也是由碳元素構成的,卻是世界上最堅硬的物質,這就是金剛石。 由于金剛石堅硬和稀少的特點,所以自古人們就將視其名貴的寶石,而經過切割打磨的金剛石被稱為鉆石,是世界上最珍貴的寶石之一。
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8 F4 F1 I( a4 d: Z0 s" q金剛石的硬度非常的高,用它幾乎可以在所有物體上畫出痕跡,金剛石既鋒利又不易發熱,所以也將金剛石用在工藝生產中,如將金剛石包鑲在各種工具基體上,用來制造一些打磨和切割工具,這種制造工藝就是電鍍金剛石。 電鍍金剛石電鍍金剛石是利用電鍍原理,用鎳將金剛石砂粒包鑲在工件上,金剛石會被一部分包鑲在基體上,另一部分露在表面形成牢固耐磨的工作層。 * _* ]1 d3 S5 G& P2 L+ X+ W
電鍍金剛石的目的,是通過在金屬工件表面包鑲致密的金剛石顆粒,以增加切割和打磨能力,利用電鍍金剛石工藝制造的各種磨削工具,廣泛應用于機械,玻璃以及建材等行業中。
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! @% g N" ~' u圖片來源:pixabay $ U& x* b6 B8 @/ K& T
金剛石的形成都需要在特殊的環境中形成,所以金剛石的產地比較集中,產量也比較少,天然金剛石并不能滿足需要,所以電鍍金剛石都是使用人造金剛石顆粒。 磨削加工的發展歷史
0 G/ [3 {' Z! B5 I) s( l! r人類使用各種磨削工具對物品進行加工有著非常悠久的歷史,在遠古時期古人利用鋒利的石頭,動物骨頭以及棍棒等工具,進行打獵和切割食物,這也是最早的磨削工具。 1 D1 Q ?" r' _ a! i' u2 a \7 t" x
據記載在元朝時,中國就出現了一種利用天然膠,將貝殼粉粘在羊皮上進行打磨的工具,這是有記載最早使用的包鑲式磨具。
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自從人類發現青銅等各種金屬以后,就開始利用其更加堅硬和可塑性強的特點,將這些金屬加工成各種工具,廣泛應用于各種磨削加工中,從此人類也進入了利用金屬磨削加工的新時代。
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到了近代,隨著工業生產的快速發展,被加工的材料硬度越來越高,普通的金屬磨削工具已經不能滿足其需要了,于是人們開始尋找硬度更高的材料來作為磨料。
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也就出現了現在普遍使用的如天然剛玉,人造碳化硅以及硬度更高的人造金剛石等磨削材料,將這些材料磨成細小顆粒后,燒制或者包鑲在其它金屬基體上形成一定形狀的磨具,以此來進行磨削加工。 4 E# H, P$ y3 U/ a
電鍍金剛石的特點
7 E. `: y! c# ^. g ^! y$ ~6 W利用電鍍金剛石制造出來的產品,由工件和金剛石鍍層兩部分組成,所以用這種電鍍金剛石沉積工藝,能夠制造出各種結構不規則,小而薄以及精度較高的磨削工具。
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電鍍金剛石通常采用鎳作為金剛石顆粒與基體的結合劑,會將金剛石的1/2或者2/3牢牢包鑲在工件上,鍍層就會非常的堅硬,這會讓電鍍金剛石非常的耐磨,金剛石也不容易脫落。
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由于金剛石的硬度很高,能長時間保持金剛石顆粒的鋒利度,所以使用電鍍金剛石制造的各種磨削工具工作效率也會明顯高很多,并且還會更加耐磨。
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! L8 z8 t4 x+ N( c電鍍金剛石在制造過程中采用的是通電后低溫沉積的工藝,所以不會對金剛石產生高溫高壓,就不會對金剛石本身產生任何影響,這也保證了金剛石的質量不會降低,更利于提高磨削加工質量。
: g+ ?/ v/ d0 x+ c# d* n 電鍍金剛石工藝流程: @+ S. O6 p* Y" N9 w: _* G! N
金剛石原料 根據需要的電鍍金剛石工具精度選擇相對應的金剛石目數,人造金剛石在顯微鏡下會呈現出帶有菱角的多面體,并且呈現出黃綠色。 ' p$ D. v; g1 a
為了保證電鍍金剛石的質量,還會使用專業的磁選機,從金剛石顆粒中吸取出摻雜的各種雜質,以保證金剛石的純度。 . D8 o4 W) E3 U
除油 用工業堿來除油,將燒堿放入水中加熱煮沸30分鐘,再用蒸餾水清洗2~3次,去除金剛石表面的油污。
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電鍍金剛石的工件也需要除油,通常將工件放入加有燒堿的超聲波清洗機中,將水加熱融化燒堿后清洗超聲波清洗30分鐘。 ) }; F$ F( V1 w1 d& ~
預鍍 為了讓金剛石與基體能夠牢固的結合,所以在電鍍金剛石之前就要在工件表面包裹電鍍層。(基體以碳鋼為多,也有用不銹鋼板的,不銹鋼是必須預鍍的,碳鋼不預鍍也行) 2 W# `# g e7 w
將電解液進行加熱到50℃,將工件放入通電的鍍槽中,金屬鎳與電鍍液發生反應后,鎳離子會沉積在工件表面,形成一層薄薄的電鍍層。 & ~5 q8 S# p e0 A
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電鍍 要將金剛石沙粒包鑲在工件電鍍層上,通常有埋砂法和落砂法,落砂法每次只能完成一個面的上砂,所以比較適合單面電鍍金剛石的產品;而埋砂法是將需要電鍍金剛石的產品埋于金剛石砂粒之中,所以比較適合圓柱形或者不規則的產品。 $ R0 ?) V2 K. w) {# c8 ?' D8 \
但是它們的原理都是相同的,電鍍液和工件通電后,將金剛石砂粒堆積在預鍍好的工件上,在電場的作用下鎳會分解釋放出鎳原子,沉積在已經有金剛石砂粒的工件上,表面的金剛石會被逐漸包裹起來,形成金剛石鍍層。
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水洗,烘干 電鍍完成后要用清水將產品沖洗干凈,因為金剛石砂粒之間會留下一些電鍍液體和金剛石砂粒;最后可通過熱風將產品表面的水分蒸發掉,一個電鍍金剛石產品就完成了。 . ~5 c: t; A8 C$ ~6 S
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1 Q5 ^8 {/ j3 _+ u# g" T電鍍金剛石和電鍍還是有區別的,通俗一點理解呢,就是用鎳把金剛石顆粒包裹在工件上,關鍵點有三個。
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前處理一定要做好,除油不干凈會導致附著力不夠, 電流的大小影響非常大,電流過大容易燒焦,過小鍍不上。 電鍍的時間更是決定了產品的質量,比如需要把金剛石包裹到2/3是最佳狀態,時間短了沒包裹好金剛石容易脫落,時間久了包的太多,金剛石牢固 了,但鋒利度沒有了,打磨效果下降了。 下面來看看電鍍金剛石放大后的畫面。
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這是平板上的電鍍金剛石
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' ?- u6 D) ~- c" i這是圓棒上的電鍍金剛石 4 i$ ?1 ~/ ~9 }
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4 [. y5 }% p6 {" j$ W整個生產感覺就像炒菜一樣,火候是關鍵因素。 4 a: k& j( e7 X7 K' O# p
隨著工業的快速發展,制造技術的進步,各個行業對電鍍金剛石的需求越來越大,但對其要求基本上相同,即效率高、壽命長、磨削精度高。
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要滿足這些要求,就需要鍍層金屬不僅要有較高的硬度、耐磨性,而且要求金剛石砂粒在基體各個部分要均勻分布,以免鍍層脫落使工具壽命縮短。
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