外加磁场对改进电镀金刚石工具性能的研究

论文摘要

基于学者对外加磁场影响下金属或合金镀层性能变化的研究和弱化金刚石颗粒所带磁性对金属沉积层结构的影响,本实验引入外加交变磁场以期综合提高电镀金刚石工具的性能。本研究分别引入外加交变磁场和外加恒定磁场,并且分别对普通直流电镀Ni-Co镀层及以此镀层为胎体的电镀金刚石工具性能,对脉冲纳米Ni-Co镀层及以此为胎体的电镀金刚石工具性能的影响进行了考察。考察过程中使用了金像显微镜、显微硬度仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪等有效的观察与测试手段。得出如下实验结果:（1）外加磁场的引入,沉积离子受到磁流体力学效应（MHD）等因素的影响,改变了沉积状态,从而改变了沉积层的微观结构与性能,但沉积层的晶体结构没有变化（均为面心立方结构（fcc））。（2）外加恒定磁场对镀层性能影响显著,但对金刚石工具的表面形貌和磨削性能影响不显著,小范围磁场强度内有恶化现象。外加交变磁场对镀层性能及金刚石工具表面形貌和性能影响均显著,表现在表面结瘤弱化或消除,工具胎体与金刚石颗粒之间沟槽现象明显减弱。（3）外加恒定磁场引入后对普通和脉冲镀层的影响不是很明显,硬度提高值在20-40HV之间。外加交变磁场引入后普通Ni-Co镀层硬度提高100HV左右,而脉冲纳米Ni-Co镀层可提高165HV。（4）外加磁场引入后,磨削试验证明,外加恒定磁场引入对以普通和纳米Ni-Co镀层为胎体的金刚石工具性能影响不明显,还有恶化现象。外加交变磁场引入后,以普通Ni-Co镀层为胎体的工具寿命为传统工具的1.5倍,工具效率提高20.21%;以纳米Ni-Co镀层为胎体的工具寿命为传统工具的1.3倍,磨削能力提高了30%。（5）外加磁场后对金属离子沉积状态的研究,为以后研究电镀中离子的沉积机理提供一种了较为有价值的思路与方法。（6）本实验为提高金刚石工具性能提供了一种经济（无任何新药品增加,成本低廉）、环保（无添加可能的污染源）、有效的新技术。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 电镀金刚石工具概述
• 1.2 电镀金刚石工具存在的问题及改进方法
• 1.2.1 改进胎体材料
• 1.2.2 改进金刚石颗粒与胎体的结合
• 1.2.3 优化金刚石工具的表面形貌
• 1.3 外加磁场的引入对镀层性能影响的研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 选题的目的和意义
• 2 实验方法和内容
• 2.1 外加磁场影响下制备胎体材料
• 2.1.1 实验仪器与试剂
• 2.1.2 实验过程
• 2.2 金刚石工具的制造
• 2.3 胎体材料性能的检测
• 2.4 金刚石工具性能的检测
• 3 外加磁场对金刚石工具胎体材料性能的影响及分析
• 3.1 外加恒定磁场对普通Ni-Co 镀层性能的影响
• 3.1.1 外加恒定磁场对其金相组织的影响
• 3.1.2 外加恒定磁场对其硬度的影响
• 3.1.3 外加磁场对沉积离子运动及沉积状态影响的分析
• 3.2 外加恒定磁场对纳米Ni-Co 镀层性能的影响
• 3.2.1 外加恒定磁场对其金相组织的影响
• 3.2.2 外加恒定磁场对其硬度的影响
• 3.2.3 外加恒定磁场对其形貌和硬度影响的原因分析
• 3.3 外加交变磁场对普通Ni-Co 镀层性能的影响
• 3.3.1 外加交变磁场对其显微组织的影响
• 3.3.2 外加交变磁场对其硬度及晶粒尺寸的影响
• 3.4 外加交变磁场对纳米Ni-Co 镀层性能的影响
• 3.4.1 外加交变磁场对其表面微观组织的影响
• 3.4.2 外加交变磁场对其硬度的影响
• 4 外加磁场对金刚石工具形貌及性能的影响及分析
• 4.1 外加恒定磁场对以普通Ni-Co 镀层为胎体材料的金刚石工具性能的影响
• 4.1.1 外加恒定磁场对其表面形貌的影响
• 4.1.2 外加恒定磁场对其磨削性能的影响
• 4.2 外加恒定磁场对以纳米Ni-Co 镀层为胎体材料的金刚石工具性能的影响
• 4.2.1 外加恒定磁场对其表面形貌的影响
• 4.2.2 外加恒定磁场对其磨削性能的影响
• 4.3 外加交变磁场对以普通Ni-Co 镀层为胎体材料的金刚石工具性能的影响
• 4.3.1 外加交变磁场对其表面形貌的影响
• 4.3.2 外加交变磁场对其磨削性能的影响
• 4.4 外加交变磁场对以纳米Ni-Co 镀层为胎体材料的金刚石工具性能的影响
• 4.4.1 外加交变磁场对其表面形貌的影响
• 4.4.2 外加交变磁场对其磨削性能的影响
• 5 实验总结与展望
• 5.1 外加磁场的引入对金刚石工具性能的影响总结
• 5.1.1 对胎体材料的性能影响
• 5.1.2 对工具形貌及性能的影响
• 5.2 本研究的特点及建议
• 参考文献
• 英文摘要