金刚石抛光用镍钨合金镀层制备方法的研究

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金刚石具有优异的物理化学性质,自人造金刚石技术发展以来,其在诸多领域中如光学、电子、声学、热学等方向的应用愈加广泛,成为不可或缺的优质材料。然而人造金刚石的形状与表面质量无法直接满足应用要求,需要经过多道工序的加工。但金刚石的优异性能使其加工难度较大,许多加工方法存在效率低下,成本高昂等问题,为解决金刚石的加工难题,可以采用摩擦化学抛光方法对金刚石进行半精抛光,以实现金刚石的高效简易加工。摩擦化学抛光利用金刚石与触媒抛光盘间剧烈的摩擦与催化作用使金刚石表面石墨化,实现金刚石的快速去除。这种方法抛光条件剧烈,对抛光盘的耐磨性能要求较高,而现有抛光盘或耐磨性较差,或制备成本高,因此亟待对抛光盘制备方法进行改进。采用电镀法以较低成本快速制备具有优秀耐磨性的摩擦化学抛光盘。本文采用脉冲电镀法制备Ni-W合金镀层,并验证其摩擦化学抛光金刚石的可行性,主要研究内容和结论如下:(1)在不同脉冲电镀的镀液组分和电流参数下,通过测量镀层组分、相结构和显微形貌分析镀层显微硬度、内应力和沉积速率随电流参数的变化规律,并据此选取合适的电流参数,分别制备了显微硬度472.76 HV、厚度约为0.35 mm、W含量约为1.32 wt.%的成分均匀的低W含量Ni-W合金抛光盘和显微硬度达623.84 HV、厚度约为80μm、W含量约为27.80 wt.%的高W含量Ni-W合金抛光盘。(2)分别用两种抛光盘对金刚石进行摩擦化学抛光实验,并采用铸铁盘进行对比实验,验证了电镀盘摩擦化学抛光金刚石的可行性。其中,低W含量电镀盘抛光金刚石表面粗糙度约为46 nm,其去除率约为0.71μm/min,磨削比可达94.25;而高W含量电镀盘抛光后金刚石表面粗糙度约为60 nm,去除率约为4.76μm/min,但由于其厚度较薄,尽管耐磨性更好,但抛光过程中使役寿命仍然达到极限。结果表明,低W含量NiW合金抛光盘具有良好的抛光效果,适用于对金刚石进行半精抛光。
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