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我们都知道铅笔芯很软，也很容易被折断，有这么一种物质它跟铅笔芯同样也是由碳元素构成的，却是世界上最坚硬的物质，这就是金刚石。 由于金刚石坚硬和稀少的特点，所以自古人们就将视其名贵的宝石，而经过切割打磨的金刚石被称为钻石，是世界上最珍贵的宝石之一。
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1 n, ?4 L- q Z- n1 z8 n% M金刚石的硬度非常的高，用它几乎可以在所有物体上画出痕迹，金刚石既锋利又不易发热，所以也将金刚石用在工艺生产中，如将金刚石包镶在各种工具基体上，用来制造一些打磨和切割工具，这种制造工艺就是电镀金刚石。 电镀金刚石电镀金刚石是利用电镀原理，用镍将金刚石砂粒包镶在工件上，金刚石会被一部分包镶在基体上，另一部分露在表面形成牢固耐磨的工作层。
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电镀金刚石的目的，是通过在金属工件表面包镶致密的金刚石颗粒，以增加切割和打磨能力，利用电镀金刚石工艺制造的各种磨削工具，广泛应用于机械，玻璃以及建材等行业中。 ! Q+ A8 f6 L& J: o' g
3 @$ `' z; d. ?) s, ?0 t9 x. f+ ?图片来源：pixabay
8 h: E8 T' L0 p$ w* w金刚石的形成都需要在特殊的环境中形成，所以金刚石的产地比较集中，产量也比较少，天然金刚石并不能满足需要，所以电镀金刚石都是使用人造金刚石颗粒。 磨削加工的发展历史/ ^" T; v( R; g' P1 M6 P" ], F) p
人类使用各种磨削工具对物品进行加工有着非常悠久的历史，在远古时期古人利用锋利的石头，动物骨头以及棍棒等工具，进行打猎和切割食物，这也是最早的磨削工具。 7 k/ @; K, ?- H% T
据记载在元朝时，中国就出现了一种利用天然胶，将贝壳粉粘在羊皮上进行打磨的工具，这是有记载最早使用的包镶式磨具。 7 J* U9 s' j+ R8 ?. P, @
自从人类发现青铜等各种金属以后，就开始利用其更加坚硬和可塑性强的特点，将这些金属加工成各种工具，广泛应用于各种磨削加工中，从此人类也进入了利用金属磨削加工的新时代。
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到了近代，随着工业生产的快速发展，被加工的材料硬度越来越高，普通的金属磨削工具已经不能满足其需要了，于是人们开始寻找硬度更高的材料来作为磨料。 & T- p" q( `7 S
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也就出现了现在普遍使用的如天然刚玉，人造碳化硅以及硬度更高的人造金刚石等磨削材料，将这些材料磨成细小颗粒后，烧制或者包镶在其它金属基体上形成一定形状的磨具，以此来进行磨削加工。 4 i8 q& s" j4 Z
电镀金刚石的特点9 M& ^' V7 v9 ?$ |+ f
利用电镀金刚石制造出来的产品，由工件和金刚石镀层两部分组成，所以用这种电镀金刚石沉积工艺，能够制造出各种结构不规则，小而薄以及精度较高的磨削工具。
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电镀金刚石通常采用镍作为金刚石颗粒与基体的结合剂，会将金刚石的1/2或者2/3牢牢包镶在工件上，镀层就会非常的坚硬，这会让电镀金刚石非常的耐磨，金刚石也不容易脱落。 ! `2 s1 B* p6 A; \! c% q
由于金刚石的硬度很高，能长时间保持金刚石颗粒的锋利度，所以使用电镀金刚石制造的各种磨削工具工作效率也会明显高很多，并且还会更加耐磨。
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; h1 Q( D* k- t. k" h5 f电镀金刚石在制造过程中采用的是通电后低温沉积的工艺，所以不会对金刚石产生高温高压，就不会对金刚石本身产生任何影响，这也保证了金刚石的质量不会降低，更利于提高磨削加工质量。
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电镀金刚石工艺流程# {8 q) Y+ Y K4 f% a( w5 y) F
金刚石原料 根据需要的电镀金刚石工具精度选择相对应的金刚石目数，人造金刚石在显微镜下会呈现出带有菱角的多面体，并且呈现出黄绿色。 0 Q9 g( U; d. V9 r5 k5 ^
为了保证电镀金刚石的质量，还会使用专业的磁选机，从金刚石颗粒中吸取出掺杂的各种杂质，以保证金刚石的纯度。 & ~3 {/ C' x2 I6 E/ L. X, Y9 }- P
除油 用工业碱来除油，将烧碱放入水中加热煮沸30分钟，再用蒸馏水清洗2~3次，去除金刚石表面的油污。
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电镀金刚石的工件也需要除油，通常将工件放入加有烧碱的超声波清洗机中，将水加热融化烧碱后清洗超声波清洗30分钟。 : D7 I, J$ S5 k2 p/ d2 ]" L
预镀 为了让金刚石与基体能够牢固的结合，所以在电镀金刚石之前就要在工件表面包裹电镀层。（基体以碳钢为多，也有用不锈钢板的，不锈钢是必须预镀的，碳钢不预镀也行） k: e6 }& b' T' N" X- r" R
将电解液进行加热到50℃，将工件放入通电的镀槽中，金属镍与电镀液发生反应后，镍离子会沉积在工件表面，形成一层薄薄的电镀层。 + k1 n. `2 s2 O a
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i$ k+ x; Y2 Z电镀 要将金刚石沙粒包镶在工件电镀层上，通常有埋砂法和落砂法，落砂法每次只能完成一个面的上砂，所以比较适合单面电镀金刚石的产品；而埋砂法是将需要电镀金刚石的产品埋于金刚石砂粒之中，所以比较适合圆柱形或者不规则的产品。
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但是它们的原理都是相同的，电镀液和工件通电后，将金刚石砂粒堆积在预镀好的工件上，在电场的作用下镍会分解释放出镍原子，沉积在已经有金刚石砂粒的工件上，表面的金刚石会被逐渐包裹起来，形成金刚石镀层。
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水洗，烘干 电镀完成后要用清水将产品冲洗干净，因为金刚石砂粒之间会留下一些电镀液体和金刚石砂粒；最后可通过热风将产品表面的水分蒸发掉，一个电镀金刚石产品就完成了。
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电镀金刚石和电镀还是有区别的，通俗一点理解呢，就是用镍把金刚石颗粒包裹在工件上，关键点有三个。 : ?8 t0 ^ w2 C- ^& B5 Q4 R
前处理一定要做好，除油不干净会导致附着力不够， 电流的大小影响非常大，电流过大容易烧焦，过小镀不上。 电镀的时间更是决定了产品的质量，比如需要把金刚石包裹到2/3是最佳状态，时间短了没包裹好金刚石容易脱落，时间久了包的太多，金刚石牢固 了，但锋利度没有了，打磨效果下降了。 下面来看看电镀金刚石放大后的画面。
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这是平板上的电镀金刚石 ( Z3 |/ }+ T" E1 C* W2 n! Y
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这是圆棒上的电镀金刚石 / N- z; J* Y! s1 J+ Y- @9 e' ^" {
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* D. e& V0 u& f整个生产感觉就像炒菜一样，火候是关键因素。
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随着工业的快速发展，制造技术的进步，各个行业对电镀金刚石的需求越来越大，但对其要求基本上相同，即效率高、寿命长、磨削精度高。 x, n) l: ~' ?$ A
要满足这些要求，就需要镀层金属不仅要有较高的硬度、耐磨性，而且要求金刚石砂粒在基体各个部分要均匀分布，以免镀层脱落使工具寿命缩短。 ( `4 V& r* f/ v' k
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发表于 2022-12-17 09:54:05
