因为金刚石具备高硬度、高强度、高耐磨性和线收缩系数小等一系列优良的物理化学特点，被用来制造金刚石匠具用于加工硬而脆的难加工资料。电镀法制备金刚石匠具是经过金属的电堆积，将紧凑的金刚石颗粒固结正在电镀层中，使金刚石颗粒具备切削才能。采纳电镀法制备金刚石匠具制作温度低，防止了对金刚石的热丧失，而且消费工艺简捷，设施投资少，制作周期短，成型不便和能够修复等。因而，电镀金刚石制品已有各类砂轮、磨头、十锦锉、掏料刀、修整滚轮、地质钻头、扩孔器、表里圆切割片、铰刀、线锯等公用对象，正在机器、电子、修建、钻探、光学玻璃加工等产业畛域失去宽泛使用[1-3]。

今朝，内在用电镀法制备金刚石匠具时，存正在的次要成绩是镀层胎体金属与金刚石颗粒间的连系力低，应用中金刚石颗粒遭到力的作历时，容易松动零落，以致应用寿命短。孕育发生这些景象的次要缘由是用电镀法制备金刚石匠具时制作温度低，以致金刚石颗粒外表不容易为普通金属所浸润，岂但患上没有到强力的化学键连系，并且常常孕育发生间隙。另外，受电镀工艺的影响，金刚石匠具镀层金属可选类型无限(只限于镍、铬等大批金属及其合金)，没有像热压对象所应用的金属类型那样宽泛。

针对以上成绩，人们采纳了各类措施来处理金刚石与镀层金属的连系力。本文综合引见了外近几年来倒退起来的改良电镀金刚石匠具功能的办法，并对它们进行了演绎分类，心愿能给人一具体而明晰的意识。

1 改良胎体资料

电镀金刚石匠具中，镀层对金刚石起撑持以及连系作用，被称为胎体或基质金属，它决议着金刚石颗粒是否充沛施展切削作用，普通要求它餍足高硬度、高耐磨性以及较高的韧性等功能要求，以是人们起首思考到采纳进步胎体资料的功能办法改良金刚石匠具。

1.1 胎体金属的合金化

尽管繁多镀层(如镍)具备较高的强度，特地是韧性，然而普通硬度较低，因此人们多采纳合金镀层。

1.1.1 Ni-Co二元合金镀层[1-5]

钴不只能进步镍金属的强度(镍钴合金的胎体抗压强度为1600MPa)，并且能进步胎体金属的抗热功能，正在800℃时的NiCo二元合金胎体金属强度极限为500MPa，还能进步胎体金属的韧性。

因此NiCo二元合金镀层成为广为采纳的胎体资料，但是有时NiCo二元合金镀层的硬度还是有余，正在加工坚固且研磨性极强的资料时，胎体耗费很快。并且NiCo镀层只有正在钴含量达到约30%时，能力保障较高的硬度及耐磨性，年夜量低廉的金属钴添加了老本。

1.1.2 NiMn二元合金镀层[6]

金属锰比钴更能进步镍胎体硬度、强度以及耐磨性。镍锰胎体硬度比镍钴胎体硬度进步洛氏(HRC)10度阁下。合金中锰的含量尽管很少，但对胎体功能影响很年夜。镍锰胎体金刚石钻头正在坚固强研磨性地层钻进时，均匀寿命以及时效辨别比镍钴胎体钻头进步55%以及30%，同时，镍锰胎体钻头没有需高转速、年夜压力，无利于缩小资料的耗费，升高钻探老本。然而NiMn二元合金镀层脆性较高，易开裂，使工作层易于碎裂。

1.1.3 NiCoMn三元合金镀层[7]

NiCoMn三元合金镀层具备更高的综合机器功能。硬度比NiCo高，脆性又比NiMn低，正合乎电镀金刚石制品对胎体的要求。采纳NiCoMn三元合金镀层制造的石材对象比采纳NiCo二元合金镀层制品愈加尖锐，愈加耐用，特地对硬质石材，更能显示出劣势。因节约年夜量低廉资料钴，NiCoMn三元合金镀层老本低。NiCoMn三元合金镀层的机器功能可正在年夜范畴内进行调整，餍足更宽泛场所的需要。但正在取得NiCoMn三元合金镀层时，镀液成份复杂，稳固性不容易管制。

1.2 胎体金属的复合化

复合镀层是经过共堆积的办法，将一种或数种没有溶性的固体颗粒、纤维平均地混合到金属镀层中所构成的非凡镀层。因为复合镀层内平均的弥散着年夜量固体微粒，这些硬质微粒，会对晶粒之间的滑移孕育发生很年夜的障碍作用，使金属取得无效的强化。

1.2.1 NiCo细粒金刚石复合镀层[8-10]

正在镀液中退出过量的纳米金刚石粉，取得的NiCo金刚石复合镀层的硬度显著进步，硬度可达601.53HV[8]，磨擦磨损功能明显进步:镍钴合金镀层的磨擦系数为0.35阁下，寿命正在磨擦半径为14妹妹时均匀为0.022km;含纳米金刚石粉的NiCodiamond复合镀层磨擦系数为0.3阁下，镀层寿命正在磨擦半径为14妹妹时为0.15km[9]。用NiCodiamond复合镀层作金刚石钻头胎体，制备的金刚石钻头正在坚固、强研磨性地层中钻进，耐磨性好，钻头进尺快，寿命长，且能避免孔斜[10]。因为超细金刚石粉体极易团圆，使其效力无奈充沛施展，以是要采取措施对金刚石粉进行扩散。这样必定制约了超细粉体的应用代价以及使用前景。

1.2.2 NiCo稀土元素复合镀层[11]

大批的稀土化合物的退出可以使镀液以及镀层功能失去没有同水平的改善，正在电堆积进程中，次要是阳离子吸附正在金属堆积物外表上，而稀土金属离子正在电极上体现出较强的吸附性，稀土金属离子易于吸附正在晶体成长的活性点上，即吸附正在晶面的成长点上，无效地克制晶体的成长，以是正在镀液中增加稀土元素后，能失去晶粒粗大的镀层。用全能外圆磨床M1420E经过对亮镍镀层以及退出稀土元素的亮镍镀层金刚石匠具磨削陶瓷的磨削实验钻研，发现稀土元素的退出进步了金刚石匠具的磨削比。

亮镍镀层金刚石匠具耐磨性差，胎体耗费快，不克不及保障金刚石的超出跨越刃，金刚石零落快;增加稀土的亮镍连系剂对象胎体耐磨性进步，对金刚石包镶较好，金刚石出刃高度年夜，因而对象的应用效率失去进步。

1.2.3 NiCo纳米碳管复合镀层[12-14]

碳纳米管(CNTs)具备超高的强度以及韧性，作为初级复合资料的加强体，可极年夜地改善复合资料的强度以及韧性。别的，CNTs另有化学稳固性好、磨擦因数低的特点，无望制备具备高耐磨、减磨以及耐侵蚀等功能的新一类复合镀层[13]。察看复合镀层的SEM描摹，基体外表被一层稠密的碳纳米管笼罩着，这些碳纳米管的一端深深地嵌镶于基体中，而另外一端暴露于基体外，显然能够对基体起到维护作用[14]。本试验室正努力于采纳该复合镀层制备电镀金刚石匠具的钻研。

1.3 胎体金属的晶粒细化

镀层的结晶进程受制于晶核构成速度与晶粒成长速度。晶核构成速度越快，晶粒成长速度越慢，从而结晶越细，镀层就越致密，硬度以及韧性也就越好。依照电化学实践，阴极电化学极化过电位越年夜，则越易构成晶核，从而结晶越细，镀层就越致密。因此人们采纳进步电化学极化过电位，细化晶粒，达到改良胎体资料的目的。

1.3.1 细化增加剂[1-3]

增加剂退出电解液后，因为它正在电极外表上的吸附，添加了电化学极化，被笼罩的晶粒中止成长，孕育发生新的晶核;新晶粒没有久又被笼罩，再孕育发生新的结核中心，于是能取得粗疏的结晶。其次，增加剂正在晶体外表上吸附能升高晶体的外表能，因此能够升高微晶的构成，这无利于构成新晶核。细化增加剂次要是磺酸类、亚磺酸类、磺酰胺类、二磺酸类等，例如:糖精、对甲苯磺酰胺、苯亚磺酸、苯磺酸、萘而磺酸钠等。能够从退出芬芳酮类物资增加剂先后镀层外表的描摹发现，退出增加剂前的晶粒颗粒较年夜，并且颗粒结晶度较差，晶粒紧凑，退出增加剂后，晶粒颗粒显著变小，并且结晶致密。

1.3.2 超声波法[15-16]

行使超声波能使物资作强烈的强制机器振动，还能孕育发生单向力的作用。当肯定频次的超声波经过液体时，尺寸适当的小气泡发作共振。正在超声波的希罕阶段，小泡迅速收缩变年夜;正在浓密阶段，小泡又忽然被紧缩，直至解体。小泡被忽然紧缩时，四周液体以极年夜速率来填充空穴，左近的液体或固体城市遭到上千个年夜气压的低压，这就是空化景象或空化作用[15]。

正在有超声波前提下，应用高电流密度进行电镀，与惯例电镀相比，能够使镀层较为粗疏严密、平坦润滑、厚度平均、无孔隙、与基体连系精良，而且具备较高的强度以及硬度。正在频次为16kHz的超声场中电镀镍，硬度可进步3O～5O[15]。正在适当的工艺前提下，也能够使镀层的内应力低于无超声波电镀的镀层。其缘由正在于，当阴极电流密度高到肯定值时，阴极极化急剧添加，招致析氢加剧，pH值回升，阴极呈现氢氧化镍溶液，而超声波的空化景象又对这类溶胶起着细化以及扩散作用和稳固作用，避免溶胶凝集以及积淀。超声波没有宜用于金刚石上砂的全进程[16]，只用于加厚期，当金刚石磨粒埋入镀层肯定厚度时，采纳超声波，金刚石磨粒没有会被震落，就没有会影响金刚石匠具的上砂数量。

1.3.3 脉冲电镀与纳米胎体资料[17-18]

脉冲电镀是20世纪60年月倒退起来的一种新型的电镀技巧。

其根据的电化学原理是:正在一个脉冲周期内，当电流导通时，电化学极化增年夜，阴极区左近金属离子充沛被堆积，镀层结晶粗疏光洁;当电流关断时，阴极区左近放电离子又回复到初始浓度，浓差极化消弭。因而，脉冲电镀是采纳一种新型的施电形式。行使电流或电压脉冲的张驰，升高阴极的浓差极化，从而容许更高的电流密度失去更高的电极极化，终极达到细化晶粒的作用。今朝电堆积技巧曾经成为纳米资料的一种首要制备手法，这些资料具备很高的硬度以及较好的韧性[17]，被用来制备金刚石匠具时，可以使金刚石匠具的耐磨性明显进步。李照美[18]等人采纳脉冲电堆积法制备了纳米镍金刚石匠具，对其进行磨损毁坏性实验，后果标明脉冲纳米镍金刚石匠具的均匀寿命显著高于惯例镍钴金刚石匠具，约为1.5倍。

2 进步金刚石与胎体的接触面积

2.1 采纳外表粗化过的金刚石颗粒

行使粗化法让金刚石外表构成一些巨大凹坑以及裂隙，添加金刚石与胎体接触的外表，以进步金刚石与金属机器镶嵌力，加强“机器锚链”效应。一种强粗化办法是:用氯基盐(以NaCl+BaCl2为主)及大批脱氧剂笼罩正在金刚石下面，用陶瓷坩埚加盖，正在炉中加热至1000℃～1100℃之落后行保温，而后用滚水去除了氯基盐。对金刚石进行加热，让氯基盐熔融对金刚石侵蚀孕育发生石墨化，使外表构成巨大毛糙的凹坑以及裂隙。另外一种弱粗化办法是:正在室温或加热状态下让金刚石正在粗化液(硝酸+硫酸或硝酸+双氧水)里腐蚀，其实不停的搅拌，而后用蒸馏水荡涤洁净。金刚石正在强氧化酸的侵蚀下外表会构成一些缺点(如:坑、裂纹)以及轻细石墨化。

2.2 消弭对象中金刚石颗粒与胎体间的间隙

因为金刚石属于非金属，与金属不很好的亲以及力，以致金刚石与普通金属或合金间有很高的界面能，常常孕育发生空地空闲，升高了金刚石颗粒与镀层基体之间的连系力。针对这类状况，能够行使颗粒外表改性法、CVD法、超声波法、化学镀法来防止或补偿这类空地空闲。

2.2.1 颗粒外表改性法[19]

对金刚石颗粒进行氧化解决，使其外表构成亲水的化学基团，从而进步金刚石外表的亲水性，使金刚石颗粒与镀层严密连系。假如经过化学手法，使金刚石外表这些亲水基团被一些亲水性更高的无机基因庖代，就能够进一步进步成果。

2.2.2 化学镀法[20]

化学镀是正在无外加电流的前提下，经过自催化进程的氧化—复原反响正在金刚石外表堆积金属，从而构成厚度平均、致密的薄膜镀层。试验发现，采纳化学复合镀技巧失去金刚石匠具时，金刚石与金属胎体之间没有存正在间隙。再辅以超声波振动正在金刚石颗粒四周会呈现收缩，消弭了间隙。微粒金刚石能够间接进行化学镀法失去对象，它能够正在镀液里平均悬浮。关于年夜颗粒金刚石咱们倡议可进步前辈行电镀植砂，让金刚石事后固嵌正在镀层中，加厚进程可采纳化学镀。

3 进步颗粒与胎体间的化学键连系

经过对金刚石的解决，使其外表的碳原子与金属原子构成金属/碳化学键，能够处理金刚石匠具中金刚石与胎体连系力没有牢的成绩。

3.1 外表金属化[21]

行使化学镀法对金刚石颗粒进行外表解决，可以使金刚石与镀层构成结实的严密衔接。

但若使金刚石外表全副金属化，金刚石颗粒外表领有精良的导电性，没有实用于电镀法制备金刚石匠具。正在埋砂的进程中，镀覆的金刚石与钢基体以及镀层独特形成阴极，就会呈现泛滥的金刚石颗粒互相粘结正在一同构成成块的景象。因此钻研职员采纳外表有扩散导电质点的金刚石制造电镀金刚石匠具[21]。办法是管制金刚石外表化学镀的水平，严格管制敏化液以及活化液的浓度和敏化以及活化解决的工夫，使金刚石外表上金属质点的数目放弃正在合适范畴内。尽管金刚石外表上导电质点数目增多，可添加与镀层金属间的衔接点，进步镀层与金刚石的连系功能。但当金属质点过于密集时，会构成衔接成片的金属薄层。

金刚石化学镀解决后，金刚石与镍钴基镀层之间的显著界限隐没了，并有一些扩散的镍钴衔接点成长正在金刚石与镀层的连系面上[21]。用经活化解决的金刚石制备电镀金刚石匠具，正在磨削加工Al2O3陶瓷工件时，资料去除了量是未经活化解决的1.5倍[21]。但采纳这类办法，金刚石颗粒与镀层间可能只是原始意思上的化学连系，并未达到真实的化学连系键，份子间作使劲可能占更年夜比例。

3.2 CVD法[22]

运用金刚石的CVD堆积技巧对制备好的金刚石匠具进行修复解决，不只可以使新构成的金刚石堆积于对象中的间隙里，又能够使对象中的金刚石颗粒失去再活力会，外表进一步发育欠缺，从而进步颗粒功能。MPCVD法曾经胜利地被用正在电镀之后的金刚石颗粒与胎体金属之间呈现的空地空闲修复。正在SEM下察看用均匀尺寸为16μm金刚石颗粒制备的电镀金刚石匠具的外表描摹，会发现有棱角以及外表没有规定缺点，正在金刚石颗粒与胎体金属之间有凹面以及空地空闲。把该对象放进MPCVD零碎中堆积，金刚石颗粒均匀尺寸增进为25μm，经过SEM察看金刚石颗粒与胎体金属之间的间隙失去补偿而且金刚石颗粒外表出现出规定以及丰满[22]。采纳这类办法对电镀金刚石匠具进行修复，比未修来电镀金刚石匠具具备更高切削力、耐磨性以及颗粒连系力。正在MPCVD进程中的低温下，金刚石与胎体间会构成碳-金属化学键，使金刚石颗粒与胎体金属之间孕育发生强力连系。