金剛石是公認的“超硬之王”，極高的硬度使得它在磨具磨料行業中被廣泛使用。但是金剛石顆粒和大多數金屬、合金、陶瓷甚至樹脂結合劑之間的高界面能，決定了磨具中的金剛石顆粒只是被機械地包覆在結合劑基體中。

但是金剛石顆粒若不能與基體“死死地”黏在一塊的話，當磨具受到磨削力作用、磨粒還沒被磨露到最大截面時，金剛石顆粒就因失去基體的包裹而自行脫落，降低了金剛石工具的使用壽命和效率。

因此為了提高磨具的使用壽命，人們開始應用金屬包覆金剛石顆粒。鍍覆金屬后，金剛石粉體與結合劑基體之間的表面能差異得以降低，兩者間的結合力得到加強并減少了金剛石的脫落，從而提高金剛石粉體材料的利用率。而且它還能對金剛石表面起到宏觀隔離保護作用，及對金剛石結構起到微觀側面支撐作用，有利于防止金剛石在使用過程中被氧化和石墨化。

鍍層的分類：

自1965年尼柯都爾(Nicodur)發現金屬鍍層處理可以提高砂輪壽命50%后，這一做法就得到了廣泛普及。1966年以后，最先出現的鍍層是銅和鎳，后來鈦、鉬、鎢、鈮、鉭等金屬鍍層也逐漸發展了起來，甚至還有陶瓷難熔化合物等非金屬材料鍍層，但普遍來講，鍍鎳金剛石較為常見。

除此之外，鍍層也由單層發展到多層，例如銅-鎳、鈦-鎳以及金屬-非金屬復合鍍層，常用的方法則有化學鍍加電鍍、真空蒸鍍、等離子濺射等。如今表面鍍覆不僅應用于磨粒，還應用于微粉和聚晶原料加工。

金剛石粒度對鍍層的影響

顯然，簡單地考慮在金剛石顆粒上直接涂覆上一層或是多層金屬并不能萬事大吉，保磨具長命百歲。在金屬涂覆的過程中，一個必須要考慮到的關鍵點就是金剛石粒度對鍍層的影響。根據方莉俐等的研究，金剛石粒度對鍍層的影響可分為以下幾個方面。

1.金剛石粒度對鍍鎳金剛石增重的影響

隨著金剛石粒度的增大，金剛石的增重率（即鍍速）增大。這是因為在電鍍過程中，鍍槽內理想的磨粒總面積是該批料所有磨粒的表面積總和，而表面積又與顆粒形狀、粒度密切相關。磨粒在滾鍍槽中受鍍，電流大部分消耗在最上一層的磨粒上。對于相同質量的金剛石，粒度越小，總表面積越大，隨著鍍瓶滾動，與陰極銅絲的接觸面越大，電流效率越高，鎳離子在金剛石表面被還原的速率就越快，因而鍍速增大。

金剛石粒度與鍍速的關系

2.鍍鎳前后金剛石的形貌變化

下圖所示為不同粒度金剛石鍍鎳前后的形貌。可以看出，未鍍金剛石表面平整光滑，棱角清楚；金剛石粒度越大，形狀越不規則，表面越不光滑。電鍍鎳后的金剛石宏觀上呈烏黑色，鎳鍍層致密、均勻，基本沒有漏鍍現象；金剛石粒度越小，鍍層對金剛石的包覆效果越好。

不同粒度金剛石鍍鎳前后的SEM 照片

3.金剛石粒度對鍍鎳金剛石平均粒徑的影響

鍍鎳金剛石平均粒徑與金剛石粒度的關系如下圖所示。與未鍍鎳金剛石相比，鍍鎳金剛石平均粒徑的增大幅度在0.3%~7.5%之間。隨著金剛石粒度的減小，鍍鎳金剛石的平均粒徑增長率增大，鍍層厚度增大。

4.金剛石粒度對鍍鎳金剛石平均抗壓強度的影響

鍍鎳金剛石平均抗壓強度與金剛石粒度的關系如下圖所示，可知鍍鎳金剛石的平均抗壓強度明顯高于未鍍鎳金剛石。

因為金剛石破碎時，壓砧與金剛石接觸表面的缺陷或微裂紋處是微裂紋擴展的起始位置，也是高應力集中區。在外力尚未達到金剛石的破碎強度時，裂紋尖端的局部應力就足以使裂紋擴展，導致金剛石過早破碎。

人造金剛石表面有裂紋和缺陷，電鍍過程中鎳金屬可以填隙、補平或包覆金剛石表面，減少或消除表面缺陷，削弱了受力時的應力集中，從而提高了金剛石的抗壓強度。另外也可看出，隨著粒度的減小，鍍鎳金剛石的平均抗壓強度增長率減小。

細粒度金剛石顆粒鍍覆現狀

雖然按照以上分析，細粒度金剛石顆粒優勢更大。但在我國，雖然目前對較粗顆粒金剛石鍍覆的研究已經比較成熟，但是對于微米級金剛石鍍覆，尤其是10微米以細金剛石顆粒鍍覆的技術還仍有欠缺，存在鍍層不均勻、鍍后顆粒容易團聚等問題。

不過目前的研究也有一些很好的成果，如陸靜采用準原子層堆積的方法在納米金剛石表面鍍鈦，以四氯化鈦氣體和氫氣為前驅通過循環反應獲得鍍層。實驗表明納米金剛石表面的硅鍍層非常均勻完整，硅鍍層越厚均勻性越好對納米金剛石的保護作用越明顯；任春春利用化學鍍鎳的方法制備鍍覆金剛石微粒(5～10微米)，在合適的工藝條件下可得到結構緊密、包覆完整、分散良好的鍍鎳金剛石微粒。這證明即使利用傳統的化學鍍鎳法，在合適的工藝條件下也一樣可以在表面積非常大的金剛石微粒上鍍鎳，并得到很好的鍍層。

資料來源：

金剛石粒度對金剛石鍍鎳的影響，方莉俐，薛麗沙。

金剛石微粉表面鍍覆研究進展，代曉南，何偉春。

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