Wir alle wissen, dass Bleistiftminen sehr weich und leicht zerbrechlich sind. Es gibt zwar ein Material, das ebenfalls aus Kohlenstoff besteht wie Bleistiftminen, aber es ist das härteste Material der Welt: Diamant.
Aufgrund ihrer Härte und Seltenheit gelten Diamanten seit der Antike als kostbare Edelsteine. Ein Diamant wird nach dem Schleifen und Polieren als Diamant bezeichnet und zählt zu den wertvollsten Edelsteinen der Welt.
Diamant besitzt eine sehr hohe Härte. Er kann auf nahezu allen Oberflächen Spuren hinterlassen. Diamant ist scharfkantig und erhitzt sich nicht leicht. Daher wird er auch in der Prozessfertigung eingesetzt, beispielsweise durch Einbetten von Diamanten auf verschiedene Werkzeugträger zur Herstellung von Schleif- und Schneidwerkzeugen. Dieses Herstellungsverfahren wird als galvanische Diamantbeschichtung bezeichnet.
Galvanisierter Diamant
Die Diamantgalvanisierung basiert auf dem Prinzip der Galvanisierung. Diamantsand wird mit Nickel auf das Werkstück aufgebracht. Ein Teil des Diamanten dringt in das Substrat ein, der andere Teil bleibt an der Oberfläche frei und bildet eine feste und verschleißfeste Arbeitsschicht.
Das Ziel der galvanischen Diamantbeschichtung ist die Steigerung der Schneid- und Schleifleistung durch das Aufbringen dichter Diamantpartikel auf die Oberfläche des Metallwerkstücks. Verschiedene, mittels galvanischer Diamantbeschichtung hergestellte Schleifwerkzeuge finden breite Anwendung im Maschinenbau, der Glas-, Baustoff- und anderen Industrien.
Die Entstehung von Diamanten erfordert eine spezielle Umgebung, weshalb die Diamantenproduktion relativ konzentriert und die Ausbeute entsprechend gering ist. Da natürliche Diamanten die Nachfrage nicht decken können, werden galvanisierte Diamanten aus synthetischen Diamantpartikeln hergestellt.
Entwicklungsgeschichte des Schleifens
Die Menschheit nutzt seit jeher verschiedene Mahlwerkzeuge zur Bearbeitung von Gegenständen. In der Antike verwendeten die Menschen scharfe Steine, Tierknochen, Stöcke und andere Werkzeuge zur Jagd und zum Zerkleinern von Nahrung – dies sind zugleich die frühesten Formen des Mahlens.
Es ist überliefert, dass es in der Yuan-Dynastie in China ein Werkzeug gab, bei dem Naturkautschuk verwendet wurde, um Muschelpulver auf Schafsleder zu kleben und so Polierarbeiten durchzuführen. Dies ist das älteste bekannte eingelegte Schleifwerkzeug.
Seit der Entdeckung verschiedener Metalle wie Bronze nutzen die Menschen deren Härte und bessere Formbarkeit, um daraus Werkzeuge herzustellen und sie in vielfältigen Schleifprozessen einzusetzen. Damit begann für die Menschheit ein neues Zeitalter des Metallschleifens.
In der heutigen Zeit, mit der rasanten Entwicklung der industriellen Produktion, steigt die Härte der bearbeiteten Werkstoffe immer weiter an, und gewöhnliche Metallschleifwerkzeuge können diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden. Daher begann man, nach härteren Materialien als Schleifmittel zu suchen.
Es gibt also Schleifmaterialien wie natürlichen Korund, künstliches Siliciumcarbid und künstlichen Diamanten mit höherer Härte, die heute weit verbreitet sind. Nachdem diese Materialien zu feinen Partikeln vermahlen wurden, werden sie gebrannt oder in andere Metallsubstrate eingebettet, um Schleifwerkzeuge in einer bestimmten Form herzustellen und so den Schleifvorgang durchzuführen.
Eigenschaften von galvanisiertem Diamant
Die aus galvanisch abgeschiedenem Diamant hergestellten Produkte bestehen aus zwei Teilen: dem Werkstück und der Diamantbeschichtung. Daher lassen sich mit diesem Verfahren verschiedene Schleifwerkzeuge mit unregelmäßiger Struktur, geringer Dicke und hoher Präzision herstellen.
Bei der galvanischen Diamantbeschichtung dient Nickel üblicherweise als Bindemittel zwischen den Diamantpartikeln und dem Substrat. Dadurch werden etwa die Hälfte bis zwei Drittel der Diamanten fest mit dem Werkstück verbunden, und die Beschichtung ist sehr hart. Dies macht die galvanisierte Diamantbeschichtung äußerst verschleißfest, und die Diamanten lösen sich nicht so leicht ab.
Da Diamant eine sehr hohe Härte aufweist und die Schärfe der Diamantpartikel über einen langen Zeitraum erhalten bleibt, ist die Arbeitseffizienz verschiedener Schleifwerkzeuge aus galvanisch aufgebrachtem Diamant deutlich höher und sie sind verschleißfester.
Beim Herstellungsprozess von galvanisch beschichtetem Diamant wird nach der Elektrifizierung ein Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren angewendet. Dadurch werden weder hohe Temperaturen noch hoher Druck auf den Diamanten ausgeübt, was sich nicht auf den Diamanten selbst auswirkt. Dies gewährleistet, dass die Qualität des Diamanten nicht beeinträchtigt wird und die Schleifqualität verbessert wird.
Prozessablauf der galvanischen Diamantbeschichtung
Diamant-Rohmaterial
Wählen Sie die entsprechende Anzahl von Diamantgeweben entsprechend der erforderlichen Präzision des galvanisch diamantierten Werkzeugs aus. Der synthetische Diamant bildet unter dem Mikroskop ein Polyeder mit Diamantwinkel und zeigt eine gelbgrüne Farbe.
Um die Qualität der galvanisierten Diamanten zu gewährleisten, wird außerdem ein professioneller Magnetscheider eingesetzt, um verschiedene Verunreinigungen aus den Diamantpartikeln zu entfernen und so die Reinheit der Diamanten sicherzustellen.
Entfettung
Um das Öl zu entfernen, verwenden Sie Industriealkali. Geben Sie Ätznatron in Wasser und kochen Sie es 30 Minuten lang. Waschen Sie es anschließend 2-3 Mal mit destilliertem Wasser, um den Ölfleck auf der Diamantoberfläche zu entfernen.
Das galvanisch diamantbeschichtete Werkstück muss ebenfalls entfettet werden. Üblicherweise wird das Werkstück zusammen mit Natronlauge in ein Ultraschallreinigungsgerät gegeben. Das Wasser wird erhitzt, um die Natronlauge zu schmelzen, und anschließend wird die Ultraschallreinigung 30 Minuten lang durchgeführt.
Vorplattierung
Um eine feste Verbindung zwischen Diamant und Substrat zu gewährleisten, ist es notwendig, die Oberfläche des Werkstücks vor der Diamantgalvanisierung mit einer galvanischen Beschichtung zu umhüllen.
Der Elektrolyt wird auf 50 °C erhitzt, und das Werkstück wird in das unter Strom stehende Galvanisierbad eingetaucht. Nach der Reaktion von metallischem Nickel mit der Galvanisierlösung scheiden sich Nickelionen auf der Oberfläche des Werkstücks ab und bilden eine dünne Galvanisierungsschicht.
galvanisieren
Zum Einbetten von Diamantkörnern in die galvanisierte Schicht eines Werkstücks gibt es üblicherweise zwei Verfahren: das Sandeinbettungsverfahren und das Sandtropfverfahren. Beim Sandtropfverfahren kann der Sand nur auf einer Seite gleichzeitig aufgetragen werden, weshalb es sich besser für einseitig galvanisierte Diamantprodukte eignet. Beim Sandeinbettungsverfahren werden die zu galvanisierenden Diamanten in Diamantsand eingebettet, weshalb es sich besser für zylindrische oder unregelmäßige Produkte eignet.
Die Prinzipien sind jedoch dieselben. Nach der Elektrifizierung der Galvanisierungslösung und des Werkstücks lagern sich die Diamantpartikel auf dem vorbeschichteten Werkstück ab. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes zersetzt sich das Nickel und setzt Nickelatome frei, die sich zusammen mit den Diamantpartikeln auf dem Werkstück ablagern. Die Diamanten auf der Oberfläche bilden nach und nach eine Diamantbeschichtung.
Waschen und trocknen
Nach der Galvanisierung muss das Produkt mit klarem Wasser abgewaschen werden, da sich zwischen den Diamantkörnern noch Galvanisierungsflüssigkeit und Diamantpartikel befinden. Abschließend kann das Wasser auf der Oberfläche des Produkts mit Heißluft verdampft werden, und das galvanisch diamantbeschichtete Produkt ist fertiggestellt.
Veröffentlichungsdatum: 03.02.2023