中國粉體網訊 在現(xiàn)代加工工業(yè)里，金剛石制品應用廣泛，可高精尖市場對加工精度和效率要求愈發(fā)嚴苛，現(xiàn)有制品漸顯不足。關鍵在于金剛石與金屬、陶瓷基體間界面能過高，致使結合力差。在金剛石工具中，金剛石晶體因共價鍵緣故，與結合劑化學親合力低、界面不浸潤，僅機械鑲嵌，磨削時易脫落，影響工具壽命與效率。而且粉末冶金法制備金剛石工具的高溫會使金剛石氧化、石墨化，性能大打折扣。于是，提升金剛石與結合劑粘結強度及高溫穩(wěn)定性成行業(yè)焦點，金剛石表面鍍覆技術應運而生。
金剛石表面鍍覆技術的意義
在超硬工具制造領域，表面鍍覆金剛石優(yōu)勢顯著。它能修補金剛石缺陷，提升靜壓強度；還能改善粘結狀況，實現(xiàn)冶金結合，減少脫落，降低金剛石用量，簡化結合劑配方，削減有色金屬用量，增強產品穩(wěn)定性與競爭力。早在上世紀80年代，歐美超80%的金剛石經鍍覆，工具壽命能提高30% - 40%，金剛石濃度可降20%左右。我國雖起步于70年代且成果斐然，但仍有鍍層結合弱、高溫焊接難等問題，近年新技術涌現(xiàn)，鍍覆質量提升，產品逐漸走向市場并被廣大客戶認可。
金剛石表面鍍覆的方法
（一）化學鍍法
化學鍍鎳已應用六十余載，廣泛用于多個行業(yè)�；瘜W鍍是利用還原劑在溶液中自發(fā)還原金屬離子，使其沉積于金剛石表面。如經典的化學鍍鎳-磷工藝，以次磷酸鈉為還原劑，在特定溫度、pH值環(huán)境下，它將鎳離子還原，同時自身部分氧化生成磷，形成鎳-磷合金鍍層，磷含量可按需調配（3%-15%不等）改變鍍層性能�；瘜W鍍優(yōu)勢突出，無需外加電源，能均勻包裹復雜形狀金剛石，哪怕細微孔隙、凹槽皆能覆蓋，鍍層致密性好�；瘜W鍍鎳層具有裝飾性、耐磨性、厚度均勻性、磁性、耐蝕性、可焊性、光學性等特性，已在航空航天、機械、石油化工、電子、軍事等方面獲得廣泛的應用。不過，化學鍍液穩(wěn)定性差，壽命短，使用幾次后因副反應積累易失效；鍍覆速度緩慢，大規(guī)模生產時耗時久，成本隨之攀升；還原劑等化學藥劑易污染環(huán)境，后續(xù)處理繁瑣。
（二）電鍍法
電鍍堪稱金剛石鍍覆的“主力軍”。其原理基于電解池反應，將金剛石顆粒作為陰極置于含金屬離子（如鎳、鈷、銅等常見金屬）鍍液中，金屬陽極在通電時不斷溶解補充離子，在電場驅動下，鍍液中金屬離子移向金剛石陰極，得電子后還原成金屬原子并沉積。以鍍鎳為例，鍍液常含硫酸鎳提供鎳源，加入硼酸維持pH穩(wěn)定，添加劑調控鍍層微觀結構。電鍍設備相對簡易、成本親民，能精準調控鍍層厚度，從幾微米到數(shù)十微米靈活調整。但電鍍存在局限，初期需復雜預處理確保金剛石表面潤濕性與導電性；鍍層均勻性欠佳，尖銳邊角處易出現(xiàn)鍍層堆積，影響金剛石顆粒分散性，進而削弱復合鍍層整體性能。
（三）鹽浴鍍技術
金剛石表面鹽浴鍍是一種在高溫條件下發(fā)生的化學鍍覆過程。它主要基于高溫鹽浴中的化學反應，使金屬原子與金剛石表面的碳原子相互作用，形成金屬碳化物鍍層。在鹽浴鍍過程中，鹽浴通常是由氯化物等鹽類組成的介質。當加入鈦、鉻等金屬粉末后，在高溫（850℃-1100℃）環(huán)境下，鹽浴中的金屬原子或離子被激活。這些被激活的金屬原子或離子具有很高的化學活性，它們會向金剛石表面擴散。以鍍鈦為例，在高溫鹽浴中，鈦原子與金剛石表面的碳原子發(fā)生反應，生成碳化鈦（TiC）。這個反應是在金剛石表面的原子層級上進行的，金屬原子與碳原子之間形成了牢固的化學鍵，從而使鍍層緊密地附著在金剛石表面。金剛石表面鹽浴鍍優(yōu)點是鍍層緊密、成本低，缺點是溫度高、分離難。
（四）真空氣相沉積法
真空氣相沉積法用于金剛石表面鍍是在真空環(huán)境下進行的一種鍍膜技術。它主要是先使鍍材以蒸發(fā)或者濺射的方式形成氣態(tài)原子或分子，這些氣態(tài)物質隨后在真空環(huán)境中傳輸?shù)浇饎偸砻�，接著在其表面發(fā)生物理或化學變化，從而沉積形成一層薄膜；其中化學氣相沉積（CVD）技術較為常用，通過高溫分解含碳氣體，讓碳原子沉積在金剛石表面形成薄膜，這種方法能在較低溫度操作，并且能夠有效控制薄膜的厚度與質量，還適用于形狀復雜的金剛石基體表面鍍膜，在相關領域應用廣泛。
（五）真空微蒸發(fā)鍍技術
把金屬與金剛石置于高真空高溫環(huán)境，金屬快速蒸發(fā)為氣態(tài)原子，擴散至低溫金剛石表面凝結成膜。蒸發(fā)源可精準調控溫度、蒸發(fā)速率，實現(xiàn)多種金屬共蒸發(fā)，制備多元合金鍍層。適用于制備高熔點金屬（如鉬、鎢）鍍層強化金剛石高溫性能，滿足航天航空領域極端工況。但設備昂貴，能耗巨大，工藝參數(shù)微妙難控，微小偏差就致鍍層質量波動，對操作人員技藝要求極高。
（六）磁控濺射鍍技術
在真空腔室內，通入惰性氣體（如氬氣），經電離產生等離子體，氬離子在電場與磁場交織作用下加速轟擊金屬靶材，濺射出金屬原子或離子，飛向置于特定位置的金剛石表面沉積成膜。此工藝能精準控制鍍層成分與結構，制備納米級超薄、超純金屬或合金鍍層，用于微電子領域超精細金剛石線路連接點鍍覆，信號傳輸損耗極低。設備與工藝復雜、成本高昂，產量受限，需高真空條件，維護難度大，限制其大規(guī)模普及。
（七）放電等離子燒結（SPS）法
SPS技術的核心原理在于利用脈沖電流通過粉末顆粒間隙時產生的放電等離子體。當脈沖電流瞬間釋放，在顆粒接觸點附近形成局部高溫，溫度可在極短時間內飆升至上千攝氏度，同時產生強烈的等離子體放電。這種等離子體具有極高的能量密度，能夠瞬間活化金剛石表面以及鍍覆材料粉末的原子。對于金剛石而言，其表面原本穩(wěn)定的原子結構被等離子體沖擊，化學鍵部分斷裂，表面能態(tài)發(fā)生改變，形成眾多活性位點，極大地增強了對鍍覆金屬原子的吸附能力。從鍍覆材料角度看，金屬粉末顆粒在等離子體作用下，原子的擴散速率大幅提升，表面原子掙脫原有晶格束縛，變得易于流動與沉積，從而為在金剛石表面均勻鍍覆創(chuàng)造了有利條件。
參考來源：
朱振東等：金剛石表面鍍覆技術與應用的研究進展
劉韓：人造金剛石微粉表面鍍覆工藝及品質研究
黃河旋風官網、聯(lián)合精密官網
（中國粉體網編輯整理/留白）
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