铁基合金对金刚石的泡沫化腐蚀及应用研究

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金刚石具有较高的强度、硬度、耐磨性和化学惰性,在精密磨削和抛光过程中得到广泛应用。金刚石颗粒尺寸较小,在使用的过程中通常用结合剂将其粘结起来制备成磨具。由于金刚石表面光滑、单颗粒切削刃数目较少,在磨削的过程中易造成金刚石过早脱落、磨削纹路粗糙等问题。为此,论文以铁基合金为腐蚀剂,对金刚石进行处理,使其形成微纳米孔的泡沫状,细化金刚石的结构,进而提高结合剂对金刚石的把持力,使金刚石通过自身局部的破碎产生新的切削刃,稳定并维持工具的锋利度,实现高效、高质量加工。主要研究结果如下:  (1)铁基合金对金刚石的泡沫化腐蚀的起始温度约为800℃,温度升高或延长保温时间会加重金刚石的腐蚀程度;当金刚石和铁基合金的质量比为1:2,温度为1000℃,保温2h,高氧铁基合金腐蚀后金刚石的平均粒径D50由49.78μm减小为32.57μm,表面积和孔容积分别由原始的0.029m2/g和0.000ml/g增大为7.322m2/g和0.012ml/g;温度1050℃,保温2h,低氧铁基合金腐蚀后的金刚石平均粒径D50由49.78μm减小为33.01μm,比表面积和孔容积分别由0.029m2/g和0.000ml/g增大为2.136m2/g和0.007ml/g。  (2)金刚石表面出现三种不同形貌的腐蚀坑:底部为点状的倒立金字塔型;底部为线状的船状腐蚀沟道;底部为平面的三角形或者六边形,分别对应于金刚石的{100}、{110}和{111}面。  (3)铁基合金对金刚石的泡沫化腐蚀机理为:1)铁基合金中铁镍原子含有未配对的 d电子,高温条件下促使金刚石态的碳原子向石墨态的碳原子发生转变;2)温度高于607℃时,铁基合金中的Fe2O3以及在烧结过程中形成的Fe2O3对金刚石发生氧化还原腐蚀。  (4)在电解提纯金刚石的过程中,阴极的电解效率与电流密度和 pH值有关,阴极增重量随着电流密度的增加先增加后降低。电解的最佳工艺为:电流密度为10A/dm2,pH=5。  (5)与原始金刚石相比,1000℃处理的金刚石制备的树脂结合剂磨具磨削的玻璃表面粗糙度从0.873μm降低到0.363μm,磨具磨削效率提高了22.7%,磨削比下降了10.2%;陶瓷结合剂磨具磨削的玻璃表面粗糙度从0.977μm降低到0.466μm,磨具磨削效率提高了21.0%,磨削比下降了15.7%。
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