กระบวนการเฉพาะของ “การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า” คืออะไร?

ในโลกอุตสาหกรรม เพชรไม่เพียงแต่เป็นสัญลักษณ์ของความมั่งคั่งและความหรูหราเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในการผลิตเครื่องมือตัดและเจียรอีกด้วย ปัจจุบัน ด้วยกระบวนการชุบเพชรด้วยไฟฟ้า ทำให้การนำสารล้ำค่านี้มาเคลือบลงบนวัสดุของเครื่องมือทำได้ง่ายและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพชรขึ้นชื่อเรื่องความแข็งและความทนทานต่อรอยขีดข่วนอย่างเหลือเชื่อ ทำให้เป็นทรัพยากรที่มีค่าในกระบวนการผลิตเครื่องมือ
ตามธรรมเนียมแล้ว ผู้ผลิตต้องทำการฝังเพชรลงในเครื่องมือด้วยมือ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ยุ่งยากและมีราคาแพง อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาของกระบวนการชุบเพชรด้วยไฟฟ้า ผู้ผลิตจึงสามารถสร้างเครื่องมือที่มีเพชรฝังอยู่ได้ง่ายขึ้นเครื่องมือเพชรชุบไฟฟ้ารวดเร็วและง่ายดาย
การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่เชื่อมชั้นโลหะบางๆ เข้ากับพื้นผิวที่เป็นตัวนำ ในกรณีของการผลิตเครื่องมือเพชร จะมีการเคลือบโลหะลงบนพื้นผิวของเครื่องมือ จากนั้นจึงทำการชุบอนุภาคเพชรด้วยไฟฟ้าลงบนพื้นผิวโลหะ วิธีนี้ไม่เพียงแต่สร้างการยึดเกาะที่แข็งแรงระหว่างอนุภาคเพชรกับเนื้อวัสดุของเครื่องมือเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจายตัวของเพชรอย่างสม่ำเสมอและทั่วถึงทั้งเครื่องมือด้วย
หลักการของการชุบเพชรคือ เมื่อสารละลายชุบด้วยไฟฟ้าได้รับพลังงานจากชิ้นงาน อนุภาคเพชรจะถูกตกตะกอนลงบนชิ้นงานที่ชุบไว้ก่อนแล้ว สนามไฟฟ้าจะทำให้โลหะนิกเกิลแตกตัว ปล่อยอะตอมนิกเกิลที่ตกตะกอนอยู่บนพื้นผิวพร้อมกับอนุภาคเพชรออกมา เมื่อเวลาผ่านไป เพชรบนพื้นผิวจะค่อยๆ ถูกห่อหุ้มด้วยอนุภาคเพชร ทำให้เกิดเป็นชั้นเคลือบเพชร
ตามการแบ่งส่วนกระบวนการ การเตรียมเครื่องมือเพชรชุบไฟฟ้าจำเป็นต้องผ่านขั้นตอนการเตรียมการเบื้องต้น การชุบเบื้องต้น การขัดผิว การขจัดทราย การทำให้ข้น และการประมวลผลขั้นสุดท้าย

การประมวลผลล่วงหน้า

การเตรียมพื้นผิวก่อนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อให้ได้ผลลัพธ์และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีที่สุด ในด้านการชุบโลหะ ขั้นตอนสำคัญสองขั้นตอนของการเตรียมพื้นผิวก่อนการชุบ ได้แก่ การเตรียมพื้นผิวของวัสดุรองรับและการเตรียมพื้นผิวของอนุภาคเพชร การเตรียมพื้นผิวของวัสดุรองรับเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวสะอาดและปราศจากสิ่งเจือปนที่ไม่ต้องการ กระบวนการนี้รวมถึงการเจียร การล้างด้วยด่าง การดอง การกระตุ้น การทำความสะอาด และการทำให้แห้ง ขั้นตอนเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อกำจัดออกไซด์ ความล้า หรือคราบน้ำมันออกจากพื้นผิวของวัสดุรองรับ ซึ่งจะช่วยให้การเคลือบชั้นนิกเกิลมีความสม่ำเสมอและเพิ่มการยึดเกาะกับวัสดุรองรับ การเตรียมพื้นผิวของอนุภาคเพชรก็มีความสำคัญไม่แพ้กันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การชุบที่มีคุณภาพสูง เพื่อให้ได้การเตรียมพื้นผิวของอนุภาคเพชรที่ดีที่สุด จึงมีการใช้การแยกด้วยแม่เหล็กและการบำบัดด้วยกรด-ด่างผสมกัน ซึ่งจะกำจัดธาตุโลหะและสารประกอบโลหะเจือปนที่อาจผสมเข้าไปและทำให้คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่อ่อนแออยู่แล้วของเม็ดเพชรลดลง ในขณะเดียวกัน น้ำมันที่อาจสะสมอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคเพชรก็จะถูกกำจัดออกไป ทำให้คุณสมบัติการเปียกของอนุภาคดีขึ้น

ชุบก่อน

การชุบผิวเบื้องต้น คือการชุบนิกเกิลบางๆ บนพื้นผิวของวัสดุ เพื่อทำหน้าที่เป็นชั้นเปลี่ยนผ่านและยึดติดกับวัสดุอย่างแน่นหนา

ทรายชั้นบน

กระบวนการยึดอนุภาคเพชรบนพื้นผิวของวัสดุรองรับด้วยวิธีการทางกลหรือทางกายภาพเรียกว่าการขัด การขัดแบ่งออกเป็นสองวิธี คือ วิธีการโรยทราย และวิธีการฝังทราย
วิธีแรกช่วยให้สามารถขัดผิววัสดุได้ทีละด้าน วิธีนี้เหมาะมากสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีแผ่นเพชรเคลือบอยู่ด้านเดียว เนื่องจากใช้ทรายเพียงเล็กน้อย สร้างชั้นผิวบางๆ และด้านบนของทรายมีประสิทธิภาพ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทรงกระบอกหรือรูปทรงไม่สม่ำเสมอ
ในทางกลับกัน วิธีการฝังทรายสามารถขัดพื้นผิวหลายๆ ด้านพร้อมกันได้ในทิศทางต่างๆ วิธีนี้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทรงกระบอกหรือรูปทรงไม่สม่ำเสมอ และต้องใช้ทรายในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังทำให้เกิดชั้นดินทับถมหนา และมีประสิทธิภาพในการขัดต่ำกว่า

ขนถ่ายทราย

หลังจากกระบวนการบรรจุทรายเสร็จสิ้นแล้ว สามารถนำทรายออกได้ ตั้งแผ่นรองพื้นให้ตรงและสั่นเบาๆ เพื่อเขย่าอนุภาคเพชรที่ไม่ยึดติดแน่นกับพื้นผิวและไม่ได้รับการรวมตัวด้วยการเคลือบด้วยนิกเกิลให้หลุดออก

ข้น

กระบวนการเพิ่มความหนาใช้สูตรสารละลายชุบแบบเดียวกับกระบวนการชุบขั้นต้นเพื่อเพิ่มความหนาของชั้นนิกเกิลให้มากขึ้น ในระหว่างกระบวนการชุบขั้นต้น การขัด และการเพิ่มความหนา ควรให้ความสำคัญกับการควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการอย่างแม่นยำ เช่น กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ และค่า pH

การประมวลผลภายหลัง

แช่เครื่องมือเพชรชุบไฟฟ้าในสารละลายอะซิโตนแล้วล้างออกด้วยน้ำกลั่น นำออกมาเช็ดให้แห้ง และทำการอบชุบด้วยความร้อนในระดับปานกลาง เพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างชั้นชุบนิกเกิลกับพื้นผิว และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแข็งของชั้นชุบนิกเกิลด้วย