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金刚石表面处理工艺

2015-8-2 15:04:03      点击:

电镀工艺参数包括:镀液中金刚石含量、阴极电流密度、镀液温度、沉积时间、pH值、电极间距、金刚石粒度、搅拌速度和位置等。研究表明,这些参数对复合电镀层的质量都会产生一定的影响。采用正交实验方法,镀液中金刚石含量范围14~20g/L,阴极电流密度范围0.5~1.5A/dm2,镀液温度40~60℃,沉积时间1~4h,pH值3.5~4.2,电极间距10~15cm,搅拌速度180~220r/min,搅拌桨在镀液下部。选用W3.5、W7、W10三种人造金刚石微粉进行实验。

    3.1.3 影响复合膜品质的因素分析

    用数显电子测微仪、SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)对复合膜样品测试,结果显示:

    (1)阴极电流密度对复合膜中金刚石颗粒含量、表面形貌、显微应变、膜的沉积速率影响很大。随着电流密度的增加,复合膜的沉积速率增大;复合膜中金刚石颗粒含量先快速增加,在1.3~2.5A/dm2达到峰值,之后再增加阴极电流密度,金刚石颗粒含量反而下降。而且,在我们的实验条件下,随着阴极电流密度的增加,复合膜的显微应变下降。所以,控制电流密度是沉积高品质复合膜的关键。

    (2)复合膜中金刚石颗粒含量随着电镀液中金刚石浓度的增大而增大,但当金刚石浓度大于18g/L时,随着金刚石浓度的增大,复合膜中金刚石颗粒含量增加缓慢,并且有接近饱和的趋势。

    (3)在阴极电流密度和镀液中金刚石颗粒含量相同的条件下,搅拌速度和搅拌桨位置对沉积复合膜中的金刚石密度和颗粒分布的均匀性产生很大影响。最佳搅拌速度为180~220r/min,最佳搅拌桨位置为镀液下部。

    (4)阴极悬挂倾角对复合膜中金刚石颗粒含量影响很大,倾角为45°时金刚石颗粒含量最高而且分布均匀。阴极悬挂方位对沉积复合膜的厚度均匀性影响很大,电镀过程中阴极沿其自身平面间歇旋转90°后继续电镀,可以得到厚度均匀的复合膜。

    (5)在20~70℃温度范围内,研究了温度对复合膜中金刚石磨粒含量、镍晶粒尺寸、显微应变、膜沉积速率、镍晶粒择优生长取向的影响。随着温度的升高,金刚石含量增加,50℃时达到最大,随后,金刚石含量随着温度的升高开始减小;随着温度的升高,显微应变减小,50℃时显微应变最小,随后,随着温度的升高,显微应变升高;随着温度的升高,沉积速率表现为下降趋势;镍晶粒尺寸也有下降趋势。此外,沉积温度明显影响晶面择优生长,尤其是在较低的沉积温度。所以,为了制备出高精度的金刚石-镍超薄切割片,电铸温度应该在40~50℃范围内。