روشهای فلزسازی سطحی الماس

در مقاله آخر در مورد دلیل و اصل فلزی شدن سطح الماس صحبت کردیم. در این دوره در مورد روشهای متداول متالیزاسیون سطح الماس در داخل و خارج از کشور صحبت خواهیم کرد که عمدتاً شامل آبکاری شیمیایی، روش حمام نمک، آبکاری بخار خلاء، زینترینگ با پوشش پودری می باشد.

 

1. آبکاری شیمیایی به علاوه آبکاری
این روش به طور خاص به این موضوع اشاره دارد که ابتدا فلزاتی مانند Ni، Co، Cu یا Ni-W، Co-W و سایر فلزات کامپوزیتی را بر روی سطح الماس از طریق واکنش اکسیداسیون-کاهشی برای رسیدن الماس به فروشگاه، و سپس آبکاری با آبکاری بر روی سطح الماس. پوشش مورد نیاز را بدست آورید محصولات آبکاری شیمیایی و آبکاری ذرات الماس معمولاً فقط برای ابزارهای متصل به رزین استفاده می شود که می تواند زبری سطح ذرات الماس را افزایش دهد، نیروی نگهدارنده فیزیکی پیوند بر روی ذرات را بهبود بخشد و در عین حال پوشش می تواند عیوب داخلی ذرات الماس را جبران کرده، خواص مکانیکی و پایداری حرارتی آنها را بهبود می بخشد.
شایان ذکر است که آبکاری الکترولس یا آبکاری نیکل، کو و مس روی سطح الماس برای ابزارهای باند فلزی قابل اجرا نیست. حتی محصولاتی که با آلیاژهای Ni-W و Co-W پوشانده شده اند را نمی توان برای ابزارهای اتصال فلزی استفاده کرد، زیرا Ni و Co عناصر گرافیتی هستند و نمی توانند نقش اتصال متالورژیکی را ایفا کنند.

2. روش حمام نمک
آبکاری حمام نمک به این صورت است که پودر فلزی مانند Ti یا Cr را به کلرید اضافه کنید و سپس ذرات الماس را در محلول مخلوط قرار دهید و محلول را تا 850 درجه تا 1100 درجه حرارت دهید. پس از درمان حمام نمک به مدت 1 تا 2 ساعت، پوشش کاربید مربوطه بر روی سطح الماس تشکیل می شود. مزیت اصلی این روش این است که پوشش محکم با الماس ترکیب می شود. نقطه ضعف این است که دمای پوشش بالا است، فرآیند جداسازی الماس از حمام نمک پس از آبکاری پیچیده است و هزینه پوشش بالا است.

3. آبکاری وکیوم
سطح الماس مورد استفاده برای ابزارهای الماس متصل به فلز، مانند تیغه های اره و قطعات زمین شناسی، باید با عناصر تشکیل دهنده کاربید قوی مانند Ti، cr، Mo، w، V و غیره پوشانده شود. این فلزات عموماً بر روی الماس رسوب می کنند. سطح توسط آبکاری خلاء، اما این روش به تجهیزات خلاء نیاز دارد و فرآیند پیچیده است. در حال حاضر، فناوری‌های آبکاری خلاء رایج در داخل و خارج از کشور شامل موارد زیر است:
(1) رسوب بخار فیزیکی خلاء (PVD)
رسوب بخار فیزیکی خلاء به استفاده از پوشش تبخیر خلاء، پوشش دهنده پراکنده مگنترون یا پوشش دهنده پرتو یونی و سایر تجهیزات برای خلاء فلز مورد نظر به اتم ها، مولکول ها یا یون ها و رسوب مستقیم آنها بر روی سطح قطعه آبکاری اشاره دارد. با توجه به روش های مختلف گازی سازی در طول پوشش، روش را می توان به آبکاری تبخیر خلاء، آبکاری کندوپاش خلاء و آبکاری یون خلاء تقسیم کرد.
با این حال، این روش دارای معایبی است، مانند مقدار کم پوشش تک، پوشش ناهموار، آبکاری آسان، چسبندگی فیزیکی بین پوشش و الماس، عدم ترکیب متالورژی شیمیایی و غیره. برای به دست آوردن بهترین ساختار پوشش، به دلیل آبکاری مکرر، تحقق کاربرد صنعتی دشوار است.
(2) رسوب بخار شیمیایی خلاء (CVD)
رسوب بخار شیمیایی (CVP) به تشکیل پوشش‌هایی در اثر واکنش شیمیایی مواد گازی روی سطوح جامد تحت شرایط فشار، دما و زمان معین گفته می‌شود. CVD به طور کلی به ورود ترکیبات گازی (مانند هالیدها و غیره) فلز آبکاری شده به محفظه واکنش قسمت آبکاری شده و تجزیه حرارتی یا سنتز شیمیایی تماس با قطعه کار برای تشکیل پوشش اشاره دارد.
با این حال، دمای واکنش این روش به طور کلی به 900 ~ 1200 درجه است، که به راحتی به الماس آسیب می رساند. مانند PVD، فاز گاز راکتیو به سختی به ذرات انباشته شده نفوذ می کند، مقدار تک پوشش کم است و هزینه آن بالا است.

4. تف جوشی با پوشش پودری
استفاده از واکنش تماس پودر فلز و الماس در دمای بالا برای تشکیل لایه کاربید یا فلز بر روی سطح الماس را روش تف جوشی پوشش داده شده یا روش واکنش تماس با پودر جامد می نامند. تشکیل پوشش در واقع به این صورت است که اکسیدهای فلزی موجود در پودر (مانند WO3، WO2، MoO3، MoO2) در دمای بالا فرار هستند و با اتم‌های کربن روی سطح الماس واکنش داده و کاربید تشکیل می‌دهند.
اگرچه این روش می تواند مقدار تک پوشش را افزایش دهد، اما به دلیل اینکه دمای پوشش به طور کلی بالاتر از 850 درجه است، الماس اکسید شده و مقاومت فشاری کاهش می یابد. نتایج واقعی کاربرد نشان می دهد که بهبود عملکرد ابزار الماس آشکار نیست.