金剛石作為一種超硬材料，在各種工業(yè)部門得到迅速發(fā)展。金剛石具有良好的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等綜合性能，是一種新型的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。但是，在常溫常壓下金剛石是亞穩(wěn)定相，其熱穩(wěn)定性較差，加熱到700以上會產(chǎn)生石墨化和氧化現(xiàn)象。此外，金剛石表面還有雜質(zhì)、氣孔和裂紋等缺陷，這些缺陷嚴(yán)重影響其性能的充分發(fā)揮。
　　為了提高金剛石的性能，一般要在金剛石表面施加鍍層。金剛石表面的鍍層可大大改善其物理和化學(xué)性能。表面鍍層能以填隙、補(bǔ)平等特殊愈合方式消除金剛石表面原有的缺陷，從而減少了應(yīng)力集中，提高金剛石的強(qiáng)度。并且，金剛石表面鍍層能起到隔絕外界氧的作用，防止金剛石過早氧化和石墨化，進(jìn)而提高金剛石的熱穩(wěn)定性。金剛石表面鍍層的方法很多，本文主要研究超聲波對化學(xué)鍍鎳金剛石性能的影響，探討進(jìn)一步提高金剛石強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性的新途徑。
　　1實(shí)驗(yàn)方法原始金剛石選用MBD4型，粒度80/100目，是在DS029B型6006鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)上，在溫度1250，壓力66GPa下采用靜壓觸媒法合成的。
　　化學(xué)鍍前對原始金剛石進(jìn)行預(yù)處理，首先將金剛石在NaOH溶液中煮沸10min，去除表面油污。在HNO3中煮沸20min，去除表面雜質(zhì)，并使金剛石表面粗糙和達(dá)到親水的目的，以加強(qiáng)金剛石表面與鍍層的結(jié)合能力。
　　其次在SnCl2溶液中進(jìn)行敏化處理，使其表面吸附一層易于氧化的Sn2 離子，以便下一步在金剛石表面形成活化層。然后在PaCl2溶液中進(jìn)行活化處理，使Sn2 離子把Pa2 離子還原成金屬Pa，并緊緊地附著在金剛石表面上，成為化學(xué)鍍的催化中心。最后在NaH2PO2溶液中進(jìn)行還原處理，將殘留在金剛石表面的PaCl2還原，防止把活化劑帶入化學(xué)鍍液導(dǎo)致鍍液不穩(wěn)定。
　　化學(xué)鍍液由NiSO4，NaH2PO2，NaC4H4PO4等所組成，pH值控制在4556，溫度控制在7090.采用超聲波攪拌，鍍覆時間2h.試驗(yàn)分3組進(jìn)行：不加超聲波，加15kHz超聲波和30kHz超聲波?；瘜W(xué)鍍后測金剛石的增重、95020min熱處理前后的單顆?？箟簭?qiáng)度、氧化溫度，并進(jìn)行XRD分析和SEM觀察。
　　2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
　　2.1超聲波對化學(xué)鍍金剛石抗壓強(qiáng)度的影響超聲波頻率與金剛石抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。從中可見，隨超聲波頻率的增加，金剛石抗壓強(qiáng)度增加。這是由于超聲波頻率越高，金剛石振動速度加快，鎳鍍層更均勻、致密。并且超聲波頻率越高，鎳的沉積速度越快，在相同鍍覆時間下增重越大。這樣對金剛石表面的缺陷愈合得就越好，減少了應(yīng)力集中。此外，由于超聲波能使鍍層更加致密，使NiP合金鍍層本身的強(qiáng)度得到提高。因此，超聲波化學(xué)鍍能提高金剛石的強(qiáng)度。
　　2.2超聲波對化學(xué)鍍金剛石氧化溫度的影響超聲波頻率與金剛石氧化溫度的關(guān)系。
　　從中可見，隨超聲波頻率的增加，金剛石的氧化溫度增加。這是由于鎳層的抗氧化能力要比金剛石高，鎳鍍層起到隔絕外界氧的作用，防止了內(nèi)部金剛石的氧化。超聲波頻率越高，鎳鍍層越均勻致密，漏鍍越少，對金剛石包覆作用加強(qiáng)。因此，超聲波化學(xué)鍍使金剛石的氧化溫度增高。
　　2.3超聲波對化學(xué)鍍金剛石熱穩(wěn)定性的影響金剛石在制作模具時，一般要加熱到高溫進(jìn)行燒結(jié)。這樣使金剛石內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力而造成強(qiáng)度下降。因此希望這種強(qiáng)度降低越小越好，即熱穩(wěn)定性越高越好。超聲波頻率與金剛石在95020min熱處理后的抗壓強(qiáng)度損失率的關(guān)系。從中可見，超聲波化學(xué)鍍鎳金剛石的抗壓強(qiáng)度損失小，熱穩(wěn)定性高。并且熱穩(wěn)定性隨著超聲波頻率的提高而增高。這主要是由于隨超聲波頻率增加，鎳鍍層增厚，鍍層致密性增加，對金剛石的保護(hù)作用加強(qiáng)。
　　鎳鍍層能減少和削弱熱處理時產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中，熱處理時超聲波鍍金剛石比不加超聲波鍍金剛石的熱損傷小，因此，抗壓強(qiáng)度損失率低。
　　（a）未加超聲波；（b）加超聲波3結(jié)論（1）采用超聲波化學(xué)鍍可在金剛石表面獲得均勻致密的鎳鍍層，并且隨超聲波頻率的增加，鍍覆速度加快，鍍層厚度增大。
　?。?/span>2）在金剛石表面超聲波化學(xué)鍍鎳，可提高金剛石的抗壓強(qiáng)度、氧化溫度和熱穩(wěn)定性，并隨超聲波頻率的增加，金剛石性能有提高的趨勢?！?/span>

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