Dụng cụ kim cương mạ điện là gì?

Chúng ta đều biết ruột bút chì rất mềm và dễ gãy. Có một loại vật liệu cũng được làm từ carbon giống như ruột bút chì, nhưng nó là vật liệu cứng nhất trên thế giới, đó là kim cương.
Do độ cứng và sự khan hiếm, kim cương đã được con người coi là đá quý từ thời cổ đại, và kim cương sau khi được cắt gọt và đánh bóng được gọi là đá quý, một trong những loại đá quý giá nhất trên thế giới.

Độ cứng của kim cương rất cao. Nó có thể tạo ra các vết khắc trên hầu hết mọi vật thể. Kim cương sắc bén và không dễ bị nóng. Vì vậy, nó cũng được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như gắn kim cương lên các chất nền dụng cụ khác nhau để chế tạo một số dụng cụ mài và cắt. Quá trình sản xuất này được gọi là mạ điện kim cương.

Kim cương mạ điện

Mạ điện kim cương dựa trên nguyên lý mạ điện. Cát kim cương được nhúng vào phôi cùng với niken. Một phần kim cương sẽ được nhúng vào chất nền, phần còn lại sẽ lộ ra trên bề mặt để tạo thành một lớp làm việc chắc chắn và có khả năng chống mài mòn.
Mục đích của việc mạ điện kim cương là tăng khả năng cắt và mài bằng cách nhúng các hạt kim cương dày đặc lên bề mặt phôi kim loại. Nhiều loại dụng cụ mài được sản xuất bằng công nghệ mạ điện kim cương được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo máy móc, sản xuất thủy tinh, vật liệu xây dựng và các ngành khác.

Việc hình thành kim cương cần diễn ra trong môi trường đặc biệt, do đó quá trình sản xuất kim cương diễn ra tương đối tập trung và sản lượng tương đối nhỏ. Kim cương tự nhiên không thể đáp ứng được nhu cầu, vì vậy kim cương mạ điện được tạo ra từ các hạt kim cương tổng hợp.

Lịch sử phát triển của quá trình mài

Con người có lịch sử lâu đời trong việc sử dụng nhiều loại công cụ mài để gia công vật thể. Thời cổ đại, người xưa đã sử dụng đá sắc nhọn, xương động vật, gậy và các công cụ khác để săn bắn và cắt thức ăn, đây cũng chính là công cụ mài sớm nhất.
Theo ghi chép, vào thời nhà Nguyên, Trung Quốc đã chế tạo một loại dụng cụ sử dụng cao su tự nhiên để dán bột vỏ sò lên da cừu nhằm đánh bóng. Đây là loại dụng cụ mài khảm nạm cổ nhất được ghi nhận.
Từ khi phát hiện ra các kim loại khác nhau như đồng thau, con người đã bắt đầu sử dụng đặc tính cứng hơn và dẻo hơn của chúng để chế tác thành nhiều công cụ khác nhau và ứng dụng rộng rãi trong các quy trình mài giũa. Từ đó, con người đã bước vào một kỷ nguyên mới trong việc sử dụng mài giũa kim loại.
Trong thời đại hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của sản xuất công nghiệp, độ cứng của vật liệu gia công ngày càng cao, và các dụng cụ mài kim loại thông thường không còn đáp ứng được nhu cầu, vì vậy người ta bắt đầu tìm kiếm các vật liệu có độ cứng cao hơn để làm chất mài mòn.

Vì vậy, hiện nay người ta sử dụng rộng rãi các vật liệu mài như corundum tự nhiên, silicon carbide nhân tạo và kim cương nhân tạo có độ cứng cao hơn. Sau khi mài các vật liệu này thành các hạt mịn, chúng được nung hoặc gắn lên các chất nền kim loại khác để tạo thành các dụng cụ mài có hình dạng nhất định, nhằm thực hiện quá trình mài.

Đặc điểm của kim cương mạ điện

Các sản phẩm được làm từ kim cương mạ điện bao gồm hai phần: phôi và lớp phủ kim cương. Do đó, quy trình mạ điện kim cương này có thể tạo ra nhiều loại dụng cụ mài với cấu trúc không đều, kích thước nhỏ và mỏng, cùng độ chính xác cao.
Kim cương mạ điện thường sử dụng niken làm chất kết dính giữa các hạt kim cương và chất nền. Nó sẽ bám chắc 1/2 hoặc 2/3 lượng kim cương vào vật liệu, và lớp phủ sẽ rất cứng. Điều này làm cho kim cương mạ có khả năng chống mài mòn rất cao và sẽ không dễ bị bong ra.
Do độ cứng của kim cương rất cao và độ sắc bén của các hạt kim cương có thể được duy trì trong thời gian dài, hiệu quả làm việc của các dụng cụ mài khác nhau được làm bằng kim cương mạ điện cũng sẽ cao hơn đáng kể và có khả năng chống mài mòn tốt hơn.

Trong quy trình sản xuất kim cương mạ điện, phương pháp lắng đọng ở nhiệt độ thấp sau khi điện phân được áp dụng, do đó sẽ không tạo ra nhiệt độ và áp suất cao lên kim cương, và sẽ không ảnh hưởng đến bản thân kim cương, điều này cũng đảm bảo chất lượng kim cương không bị giảm sút và có lợi hơn cho việc nâng cao chất lượng mài.

Quy trình mạ điện kim cương

Nguyên liệu kim cương
Chọn số lượng mắt lưới kim cương tương ứng theo độ chính xác yêu cầu của dụng cụ mạ điện kim cương, và kim cương tổng hợp sẽ hiển thị hình đa diện với góc kim cương dưới kính hiển vi, và có màu vàng lục.
Để đảm bảo chất lượng của kim cương mạ điện, một thiết bị tách từ chuyên nghiệp cũng sẽ được sử dụng để loại bỏ các tạp chất khác nhau khỏi các hạt kim cương, đảm bảo độ tinh khiết của kim cương.
Tẩy dầu mỡ
Sử dụng kiềm công nghiệp để loại bỏ dầu mỡ, hòa tan xút ăn da vào nước và đun sôi trong 30 phút, sau đó rửa sạch bằng nước cất 2-3 lần để loại bỏ vết dầu trên bề mặt kim cương.
Chi tiết gia công bằng kim cương mạ điện cũng cần được tẩy dầu mỡ. Thông thường, chi tiết gia công được đặt vào máy làm sạch siêu âm cùng với dung dịch xút ăn da, nước được đun nóng để làm tan chảy xút ăn da, sau đó tiến hành làm sạch bằng siêu âm trong 30 phút.
Mạ trước
Để kim cương và chất nền có thể liên kết chắc chắn với nhau, cần phải phủ một lớp mạ điện lên bề mặt phôi trước khi mạ điện kim cương.
Dung dịch điện phân được đun nóng đến 50 ℃, và phôi được đặt vào bể mạ đã được cấp điện. Sau phản ứng giữa kim loại niken và dung dịch mạ, ion niken sẽ lắng đọng trên bề mặt phôi, tạo thành một lớp mạ mỏng.

mạ điện
Để nhúng các hạt kim cương lên lớp mạ điện của phôi, thường có hai phương pháp: phương pháp nhúng cát và phương pháp nhỏ giọt cát. Phương pháp nhỏ giọt cát chỉ có thể hoàn thành việc nhúng cát trên một mặt tại một thời điểm, vì vậy nó phù hợp hơn với các sản phẩm mạ điện kim cương một mặt; phương pháp nhúng cát là nhúng sản phẩm cần mạ điện kim cương vào cát kim cương, vì vậy nó phù hợp hơn với các sản phẩm hình trụ hoặc hình dạng không đều.
Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau. Sau khi dung dịch mạ điện và phôi được tích điện, các hạt kim cương sẽ được xếp chồng lên phôi đã được mạ trước đó. Dưới tác dụng của điện trường, niken sẽ phân hủy và giải phóng các nguyên tử niken, sau đó sẽ được lắng đọng trên phôi cùng với các hạt kim cương. Kim cương trên bề mặt sẽ dần dần được bao phủ để tạo thành một lớp phủ kim cương.
Giặt và phơi khô
Sau khi mạ điện, hãy rửa sản phẩm bằng nước sạch vì sẽ còn sót lại một ít dung dịch mạ điện và các hạt kim cương giữa các hạt kim cương; Cuối cùng, có thể dùng khí nóng để làm bay hơi nước trên bề mặt sản phẩm, và sản phẩm kim cương mạ điện đã hoàn thành.