铁钴盐对人造金刚石单晶腐蚀的研究

发布时间：2017-06-09 20:12

  本文关键词：铁钴盐对人造金刚石单晶腐蚀的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着生产技术的进步,金刚石工具在机械加工和磨削领域得到广泛应用。但因金刚石表面光滑和高的化学稳定性,在工具的制备过程中存在与结合剂结合不牢和容易脱落的问题。为此,论文以草酸钴、草酸铁、硝酸钴三种金属盐作为腐蚀剂,对人造金刚石单晶进行了表面粗化处理。系统研究了每一种腐蚀剂在不同温度和不同保温时间下对人造金刚石单晶的腐蚀作用和实际效果。所得主要研究结果如下：1.草酸钴较好的腐蚀工艺为：温度900℃,保温时间1h；草酸铁为：温度900℃,保温时间1h；硝酸钴为：温度870℃,保温时间1h。{100}面和{111}面腐蚀深度分别为：3.25μm和22μm,3.5μm和25μm,5.12μm口4.25μm。2.对人造金刚石单晶的表面腐蚀规律进行了研究、分析,结果表明：金刚石{100}面比{111}面易于腐蚀,且{100}面腐蚀倾向于纵向的延伸,{111}面腐蚀倾向于横向的铺展；{100}表面腐蚀坑的形状和{111}面不同,{100}面腐蚀程度浅时,倾向于形成四边形的腐蚀坑,腐蚀程度深时倾向于形成倒金刚塔形或带平底的类金字塔形腐蚀坑；{111}面则趋于形成规则的三角形或六边形腐蚀坑。3.金刚石表面的腐蚀机理可能为：1)金属盐在高温处理后,由于分解作用或氧化还原作用产生了金属,金刚石在金属催化作用下发生石墨化反应,石墨化的碳原子再经过扩散在金刚石表面产生腐蚀作用。2)金属盐高温分解后产生的金属氧化物,会和金刚石或石墨碳原子发生氧化还原反应,造成金刚石表面腐蚀。4.将经过三种盐处理后的金刚石分别制备成金刚石刀头试样,和未经粗化处理过的金刚石制备成的刀头试样进行对比,经过处理的金刚石制备成的刀头抗弯强度和硬度均有一定程度的提高。硝酸钻处理后的金刚石制备成的刀头试样性能最好,抗弯强度达到1100MPa,较未处理的金刚石刀头试样提高了22%,硬度达到99HRB,提高了6%。
【关键词】：铁钴盐 人造金刚石单晶 腐蚀 温度 保温时间
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG704;TQ163
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-30
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 金刚石的结构与性能14-20
• 1.2.1 金刚石的结构特征14-15
• 1.2.2 金刚石的物理性质15-17
• 1.2.3 金刚石的化学性质17-19
• 1.2.4 与其他材料的结合性能19-20
• 1.3 铁族金属及其盐类的催化性能20-21
• 1.3.1 铁族金属的结构及其催化特性20-21
• 1.3.2 部分铁族金属盐的高温分解及腐蚀性能21
• 1.4 金刚石表面处理方法21-27
• 1.4.1 金刚石表面镀覆金属21-25
• 1.4.2 新型预钎焊金刚石表面金属化25
• 1.4.3 溶胶凝胶法金刚石表面涂覆TiO_225
• 1.4.4 硅烷偶联剂对金刚石表面改性25
• 1.4.5 金刚石表面刻蚀研究25-27
• 1.5 金刚石工具27-28
• 1.5.1 金刚石工具制备及分类27-28
• 1.5.2 金刚石工具的性能28
• 1.6 本课题的研究内容28-30
• 第二章 实验30-35
• 2.1 实验原材料及仪器30-31
• 2.1.1 实验原材料30
• 2.1.2 实验仪器与设备30-31
• 2.2 实验方法31-33
• 2.2.1 金刚石表面腐蚀处理31-32
• 2.2.2 金属结合剂金刚石刀头的制备32-33
• 2.3 性能测试与表征33-35
• 2.3.1 金刚石表面微观形貌分析33
• 2.3.2 拉曼光谱测试33
• 2.3.3 腐蚀前后金刚石和铁钴盐成分表征33
• 2.3.4 综合热分析33
• 2.3.5 强度测试33-34
• 2.3.6 硬度测试34
• 2.3.7 BET比表面积测试34-35
• 第三章 草酸钴对人造金刚石单晶表面腐蚀研究35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 温度对草酸钴腐蚀金刚石的影响35-42
• 3.2.1 温度对金刚石腐蚀前后形貌的影响35-41
• 3.2.2 温度对金刚石表面腐蚀深度的影响41-42
• 3.3 保温时间对草酸钴腐蚀人造金刚石单晶的影响42-46
• 3.3.1 保温时间对金刚石微观形貌的影响42-45
• 3.3.2 保温时间对金刚石表面腐蚀深度的影响45-46
• 3.4 草酸钴对金刚石的腐蚀机理46-49
• 3.4.1 草酸钴的热分解过程46-47
• 3.4.2 金刚石腐蚀前后的表面成分47-48
• 3.4.3 草酸钴及草酸钴和金刚石混合物的物相分析48-49
• 3.4.4 草酸钴对金刚石的腐蚀机理49
• 3.5 金刚石刀头试样的性能49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 草酸铁对人造金刚石单晶表面腐蚀研究53-69
• 4.1 引言53
• 4.2 温度对草酸铁腐蚀金刚石的影响53-58
• 4.2.1 温度对金刚石腐蚀前后微观形貌的影响53-58
• 4.2.2 温度对金刚石表面腐蚀深度的影响58
• 4.3 保温时间对草酸铁腐蚀金刚石的影响58-62
• 4.3.1 保温时间对腐蚀前后金刚石微观形貌的影响58-62
• 4.3.2 保温时间对金刚石表面腐蚀深度的影响62
• 4.4 草酸铁对金刚石的腐蚀机理62-65
• 4.4.1 草酸铁热分解过程62-63
• 4.4.2 金刚石腐蚀前后表面成分63-64
• 4.4.3 草酸铁及草酸铁和金刚石混合物物相分析64-65
• 4.4.4 草酸铁腐蚀金刚石的机理分析65
• 4.5 金刚石刀头试样的性能65-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第五章 硝酸钴对人造金刚石单晶表面腐蚀研究69-84
• 5.1 引言69
• 5.2 温度对硝酸钴腐蚀金刚石的影响69-74
• 5.2.1 温度对腐蚀前后金刚石微观形貌的影响69-73
• 5.2.2 温度对金刚石表面腐蚀深度的影响73-74
• 5.3 保温时间对硝酸钴腐蚀金刚石的影响74-78
• 5.3.1 保温时间对金刚石表面形貌的影响74-77
• 5.3.2 保温时间对金刚石表面腐蚀深度的影响77-78
• 5.4 硝酸钴对金刚石的腐蚀机理78-80
• 5.4.1 硝酸钴热分解过程78
• 5.4.2 金刚石腐蚀前后表面成分78-79
• 5.4.3 硝酸钴和金刚石混合物物相分析79-80
• 5.4.4 硝酸钴腐蚀金刚石的机理分析80
• 5.5 金刚石刀头试样的性能80-82
• 5.6 经不同金属盐腐蚀的金刚石腐蚀面积比较82-83
• 5.7 本章小结83-84
• 结论84-85
• 参考文献85-91
• 致谢91-92
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录92

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