DAOLER金刚石垫片的化学镀表面强化技术研究进展
引言
金刚石因其超高硬度、优良导热性及耐磨性，被广泛应用于精密加工、研磨切割等领域。金刚石垫片作为精密研磨与抛光的关键工具，其性能直接影响加工工件的表面质量与效率。然而，金刚石与常用基体（如金属或树脂）之间物理化学性质差异大，界面结合较弱，直接影响垫片的耐用性与稳定性。通过在金刚石表面镀覆金属层，可有效改善其与结合剂的湿润性、增强界面结合力、提升颗粒抗冲击性，并提高工具整体的导热与耐磨性能。化学镀作为一种无需外加电源、依靠还原剂在催化表面沉积金属的工艺，特别适用于非导电金刚石颗粒的均匀镀覆，在金刚石垫片制造中具有独特优势。
1. 化学镀金刚石表面常用金属镀层及其作用
目前常用于金刚石化学镀的金属主要包括：
镍及其合金：化学镀镍磷（Ni-P）或镍硼（Ni-B）合金层硬度高、耐磨耐蚀，能有效提高金刚石与基体的机械啮合与化学结合。
铜：镀铜层导热导电性好，可提升垫片的散热性能，减少加工热损伤，且镀层延展性有助于缓冲应力。
钛、钨、钼等难熔金属：这类金属镀层与金刚石碳原子可形成强界面结合，显著增强镀层附着力，并提高耐高温性能。
银：具有良好的导热与延展性，但成本较高，多用于特殊导热需求场合。
镀层金属的选择需综合考虑垫片的工作条件、基体材料及成本因素，复合镀层或合金镀层也成为当前研究热点。
2. 金刚石垫片化学镀工艺关键与技术进展
化学镀金刚石主要包括表面预处理（除油、粗化、活化、敏化）与施镀两大阶段。活化处理多采用钯基催化剂，使金刚石表面具备催化活性，确保金属层均匀沉积。近年来研究聚焦于：
环保型活化工艺开发：减少贵金属钯用量，探索无钯活化或使用铜、银等替代催化体系。
镀液配方优化：通过调控主盐浓度、还原剂类型、pH值、温度及添加剂，改善镀层沉积速率、均匀性及结合强度。
复合镀技术：在化学镀液中引入纳米颗粒（如SiC、Al₂O₃或纳米金刚石），形成金属基复合镀层，进一步强化硬度与耐磨性。
低温镀覆工艺：针对树脂基垫片，开发低温化学镀工艺，避免高温对基体性能的不利影响。
3. 化学镀层对金刚石垫片性能的影响
镀覆后的金刚石应用于垫片中，可带来以下性能提升：
增强界面结合：金属镀层作为过渡层，改善金刚石与金属或树脂结合剂的相容性，减少颗粒脱落。
提高工具寿命：镀层对金刚石起到保护作用，减缓冲击破碎，延长垫片使用寿命。
优化热管理：金属镀层提升整体导热路径效率，有利于加工区散热，避免工件热损伤。
保持锋利度：均匀适度的镀层可在不严重钝化金刚石切削刃的前提下，增强颗粒把持力。
4. 现存挑战与发展方向
尽管化学镀技术在金刚石垫片应用中取得一定进展，尤其对中粗粒度金刚石已实现较好效果，但在细粒度（尤其5 μm以下）金刚石微粉的镀覆上仍面临挑战：
颗粒团聚：微粉易团聚，导致镀层不均匀，影响分散性与结合性能。
镀层厚度控制：微粉比表面积大，镀层易过厚，钝化切割刃；过薄则结合力不足。
工艺稳定性：细颗粒在镀液中悬浮与交换困难，沉积一致性难以保证。
未来研究应着力于：
开发针对细粒度金刚石的分散与表面活化新方法；
探索脉冲化学镀、超声辅助化学镀等强化传质过程的新工艺；
深入研究镀层/金刚石界面结构、应力状态与结合机理；
推动化学镀与其他镀覆技术（如磁控溅射）的复合工艺，实现镀层性能优化。
结论
化学镀作为一种有效的金刚石表面金属化方法，在提升金刚石垫片综合性能方面具有显著潜力。通过合理选择镀层金属、优化镀覆工艺及后处理，可显著增强金刚石与基体的结合强度、改善工具导热耐磨性。当前细粒度金刚石微粉的化学镀仍存在技术瓶颈，需在工艺创新与机理研究上持续突破，以推动高精度、长寿命金刚石垫片在精密加工领域的更广泛应用。
参考文献
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