เครื่องมือเพชรชุบไฟฟ้าคืออะไร

เราทุกคนรู้ว่าไส้ดินสออ่อนมากและหักง่าย มีวัสดุอีกชนิดหนึ่งที่ทำจากคาร์บอนเช่นเดียวกับไส้ดินสอ แต่เป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก นั่นก็คือเพชร
เนื่องจากความแข็งและความหายากของเพชร ผู้คนจึงยกย่องเพชรว่าเป็นอัญมณีล้ำค่ามาตั้งแต่สมัยโบราณ และเพชรที่ผ่านการเจียระไนและขัดเงาแล้วจึงเรียกว่าเพชร ซึ่งเป็นหนึ่งในอัญมณีที่ล้ำค่าที่สุดในโลก

เพชรมีความแข็งสูงมาก สามารถแกะสลักบนวัตถุเกือบทุกชนิดได้ เพชรมีความคมและไม่ร้อนง่าย ดังนั้นจึงถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตต่างๆ เช่น การฝังเพชรลงบนวัสดุต่างๆ เพื่อทำเครื่องมือเจียรและตัด กระบวนการผลิตนี้เรียกว่าการชุบเพชรด้วยไฟฟ้า

เพชรชุบไฟฟ้า

การชุบเพชรด้วยไฟฟ้าใช้หลักการเดียวกับการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า โดยฝังเม็ดเพชรลงบนชิ้นงานพร้อมกับนิกเกิล ส่วนหนึ่งของเพชรจะฝังอยู่ในวัสดุรองรับ และอีกส่วนหนึ่งจะอยู่บนพื้นผิวเพื่อสร้างชั้นผิวที่แข็งแรงและทนต่อการสึกหรอ
จุดประสงค์ของการชุบเพชรด้วยไฟฟ้าคือการเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดและเจียรโดยการฝังอนุภาคเพชรหนาแน่นลงบนพื้นผิวของชิ้นงานโลหะ เครื่องมือเจียรต่างๆ ที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีการชุบเพชรด้วยไฟฟ้าถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเครื่องจักร แก้ว วัสดุก่อสร้าง และอุตสาหกรรมอื่นๆ

การก่อตัวของเพชรต้องเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมพิเศษ ดังนั้นการผลิตเพชรจึงค่อนข้างกระจุกตัวและผลผลิตค่อนข้างน้อย เพชรธรรมชาติไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ ดังนั้นจึงมีการผลิตเพชรสังเคราะห์ขึ้นจากอนุภาคเพชรสังเคราะห์

ประวัติการพัฒนาการบด

มนุษย์มีประวัติศาสตร์อันยาวนานในการใช้เครื่องมือบดต่างๆ เพื่อแปรรูปวัตถุ ในสมัยโบราณ ผู้คนใช้หินแหลม กระดูกสัตว์ ไม้ และเครื่องมืออื่นๆ ในการล่าสัตว์และตัดอาหาร ซึ่งถือเป็นเครื่องมือบดที่เก่าแก่ที่สุดเช่นกัน
มีบันทึกไว้ว่าในสมัยราชวงศ์หยวน ประเทศจีน มีเครื่องมือชนิดหนึ่งที่ใช้ยางธรรมชาติในการติดผงเปลือกหอยลงบนหนังแกะเพื่อใช้ในการขัดเงา นี่คือเครื่องมือขัดแบบฝังลวดลายที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่บันทึกไว้
นับตั้งแต่มีการค้นพบโลหะต่างๆ เช่น ทองแดง มนุษย์ได้เริ่มนำคุณสมบัติที่แข็งและยืดหยุ่นกว่าของโลหะเหล่านี้มาแปรรูปเป็นเครื่องมือต่างๆ และนำไปใช้ในกระบวนการเจียรหลายประเภทอย่างกว้างขวาง นับจากนั้นมา มนุษย์ก็ได้เข้าสู่ยุคใหม่ของการใช้การเจียรโลหะ
ในยุคปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตภาคอุตสาหกรรม ความแข็งของวัสดุที่นำมาแปรรูปจึงสูงขึ้นเรื่อยๆ และเครื่องมือเจียรโลหะแบบธรรมดาไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้อีกต่อไป ดังนั้นผู้คนจึงเริ่มมองหาวัสดุที่มีความแข็งสูงกว่ามาใช้เป็นสารขัดถู

ดังนั้นจึงมีวัสดุขัดเงาที่มีความแข็งสูง เช่น คอรันดัมธรรมชาติ ซิลิคอนคาร์ไบด์สังเคราะห์ และเพชรสังเคราะห์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน หลังจากบดวัสดุเหล่านี้ให้เป็นอนุภาคละเอียดแล้ว จะนำไปเผาหรือฝังลงบนพื้นผิวโลหะอื่นๆ เพื่อขึ้นรูปเป็นเครื่องมือขัดเงาในรูปทรงต่างๆ เพื่อใช้ในการขัดเงา

คุณลักษณะของเพชรชุบไฟฟ้า

ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเพชรชุบไฟฟ้าประกอบด้วยสองส่วน คือ ชิ้นงานและชั้นเคลือบเพชร ดังนั้น กระบวนการชุบเพชรด้วยไฟฟ้าจึงสามารถผลิตเครื่องมือเจียรได้หลากหลายรูปแบบ ที่มีโครงสร้างไม่สม่ำเสมอ ขนาดเล็กและบาง และมีความแม่นยำสูง
เพชรชุบไฟฟ้ามักใช้โลหะนิกเกลเป็นสารยึดเกาะระหว่างอนุภาคเพชรกับพื้นผิว มันจะฝังเพชรลงบนชิ้นงานอย่างแน่นหนาประมาณ 1/2 หรือ 2/3 ของเพชรทั้งหมด และชั้นเคลือบจะแข็งมาก ทำให้เพชรชุบมีความทนทานต่อการสึกหรอสูง และเพชรจะไม่หลุดร่วงง่าย
เนื่องจากเพชรมีความแข็งสูงมาก และความคมของอนุภาคเพชรสามารถคงอยู่ได้นาน ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องมือเจียรต่างๆ ที่ทำจากเพชรชุบไฟฟ้าจึงสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและทนทานต่อการสึกหรอมากกว่า

ในกระบวนการผลิตเพชรชุบไฟฟ้า จะใช้กระบวนการตกตะกอนที่อุณหภูมิต่ำหลังจากการชุบไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดอุณหภูมิและความดันสูงต่อเพชร และจะไม่มีผลกระทบต่อตัวเพชรเอง ซึ่งยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพของเพชรจะไม่ลดลง และเอื้อต่อการปรับปรุงคุณภาพการเจียรให้ดียิ่งขึ้น

ขั้นตอนการชุบเพชรด้วยไฟฟ้า

วัตถุดิบเพชร
เลือกขนาดตะแกรงเพชรที่เหมาะสมตามความแม่นยำที่ต้องการของเครื่องมือเพชรชุบไฟฟ้า และเพชรสังเคราะห์จะแสดงรูปทรงหลายเหลี่ยมที่มีมุมเพชรภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และแสดงสีเหลืองอมเขียว
เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของเพชรชุบไฟฟ้า จะมีการใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแบบมืออาชีพเพื่อแยกสิ่งเจือปนต่างๆ ออกจากอนุภาคเพชร เพื่อให้มั่นใจได้ว่าเพชรมีความบริสุทธิ์
การขจัดคราบไขมัน
ใช้ด่างอุตสาหกรรมในการกำจัดน้ำมัน โดยนำโซดาไฟไปผสมกับน้ำแล้วต้มประมาณ 30 นาที จากนั้นล้างด้วยน้ำกลั่น 2-3 ครั้ง เพื่อขจัดคราบน้ำมันบนพื้นผิวเพชร
ชิ้นงานเพชรชุบไฟฟ้าก็จำเป็นต้องล้างคราบไขมันออกเช่นกัน โดยปกติแล้ว จะนำชิ้นงานใส่ลงในเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกพร้อมกับโซดาไฟ จากนั้นให้ความร้อนแก่น้ำเพื่อละลายโซดาไฟ แล้วจึงทำการทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลา 30 นาที
การชุบก่อน
เพื่อให้เพชรและวัสดุรองรับยึดติดกันอย่างแน่นหนา จำเป็นต้องเคลือบผิวชิ้นงานด้วยไฟฟ้าก่อนที่จะทำการชุบเพชรด้วยไฟฟ้า
ให้ความร้อนแก่สารละลายอิเล็กโทรไลต์จนถึง 50 องศาเซลเซียส แล้วจึงนำชิ้นงานใส่ลงในอ่างชุบที่มีพลังงาน หลังจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะนิกเกิลกับสารละลายชุบ ไอออนของนิกเกิลจะตกตะกอนบนพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้เกิดชั้นชุบที่บาง

การชุบด้วยไฟฟ้า
โดยทั่วไปแล้ว การฝังเม็ดเพชรลงบนชั้นเคลือบด้วยไฟฟ้าของชิ้นงานมีสองวิธี ได้แก่ วิธีการฝังด้วยทราย และวิธีการหยอดทราย วิธีการหยอดทรายสามารถฝังทรายได้ทีละด้านเท่านั้น จึงเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์เคลือบเพชรด้านเดียว ในขณะที่วิธีการฝังด้วยทรายเป็นการฝังผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเคลือบเพชรลงในทรายเพชร จึงเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทรงกระบอกหรือรูปทรงไม่สม่ำเสมอ
อย่างไรก็ตาม หลักการของทั้งสองวิธีนั้นเหมือนกัน หลังจากที่สารละลายชุบโลหะด้วยไฟฟ้าและชิ้นงานได้รับกระแสไฟฟ้าแล้ว อนุภาคเพชรจะเรียงตัวกันบนชิ้นงานที่ชุบไว้แล้ว ภายใต้การทำงานของสนามไฟฟ้า นิกเกลจะสลายตัวและปล่อยอะตอมของนิกเกลออกมา ซึ่งจะไปตกตะกอนบนชิ้นงานพร้อมกับอนุภาคเพชร เพชรบนพื้นผิวจะค่อยๆ ถูกห่อหุ้มเพื่อสร้างเป็นชั้นเคลือบเพชร
ซักและทำให้แห้ง
หลังจากชุบด้วยไฟฟ้าเสร็จแล้ว ให้ล้างผลิตภัณฑ์ด้วยน้ำสะอาด เนื่องจากจะมีของเหลวชุบไฟฟ้าและเศษเพชรหลงเหลืออยู่ระหว่างเม็ดเพชร สุดท้าย ใช้ลมร้อนเป่าไล่น้ำที่อยู่บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ออก ก็จะได้ผลิตภัณฑ์เพชรชุบไฟฟ้าเสร็จสมบูรณ์