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　　摘要本文在金刚石表面镀覆一层NiWB合金之后，用扫描电镜观察了化学镀NiWB金刚石和未镀金刚石在
　　高温下的热损伤特征，结果发现化学镀NiWB金刚石在高温下以面损伤为主，体损伤为辅；未镀金刚石在高温下
　　以体损伤为主，面损伤为辅。并结合XRD 图分析了产生这种现象的原因。
　　 ABSTRACT Characteristics of diamond thermal damage at high tempature are observed by means of scanning electron
　　Microscop after the diamond surfaces have been plated with NiWB alloy bv electroless plating，the result shows that diamond
　　plated with NiWB alloy suffers from plane damage while nonplated diamond suffers from body damage，the reason is explained
　　in considertaion of X rays diffraction．
　　主题词金刚石 热损伤 化学镀
　　KEYWORDS diamond thermal damage electroless plating
　　
　　引言
　　 金刚石是碳原子以饱和共价键形成高度对称排列的晶体结构，具有极高的硬度和良好的耐磨性，是制造碎岩工具不可缺少的组成部分。目前金刚石锯切和钻进工具多用粉末冶金法生产，烧结温度一般高达900℃，而金刚石在空气中加热到700℃左右时，就开始氧化失重，抗压强度下降，从而大大影响了金刚石的使用效果。因此如何提高金刚石的抗氧化性，保持金刚石在高温下的强度有着十分重要的意义。实践证明，在金刚石表面镀覆一层金属或合金是提高金刚石的抗氧化性以保持其在高温下强度的一种行之有效措施。
　　1 金刚石表面化学镀NiWB
　　 金刚石在化学镀之前要经过预处理，其具体流程：10％NaOH溶液中煮沸→漂清→10％HNO3中煮沸→漂清→用盐基型胶体钯在室温下进行敏化活化处理→漂清→用5％NaOH溶液解胶→漂清→
　　施镀。
　　金刚石化学镀液组成[1]：NiCl2•6H2O 28—32g/l，
　　NaBH4 0．5～1．5g/l，NH2CH2CH2NH2 13～17g/l，
　　NaOH 39～41g/l，NaKC4H406•4H2O 38～42g/l，
　　K1～WO。39～41g/l。工艺条件：89～9l℃，搅拌速度适
　　中。
　　采用此化学镀工艺所得到的NiWB金刚石，经分析和测试表明：镀层中的Ni含量91．6％，w含量6．0％，B含量2．4％，金刚石增重8．2％，常温下金刚石(MB取)单粒抗压强度提高了11％。以下分析化学
　　镀NiWB后金刚石在高温下的性质又如何呢?
　　2金刚石在高温下的热损伤特征及分析
　　2．1金刚石在高温下的热损伤特征
　　为了分析化学镀NiWB金刚石在高温下的热损伤特征，本文将同一品级的未镀金刚石和化学镀NiwB金刚石分别在850℃、950℃、1050℃的高温下煅烧，升温速度150℃／min，保温时间5分钟，所得金刚石样品
　　用扫描电镜进行观察分析。扫描电镜照片见图1～2。

　　从图1～2可知，化学镀NiWB金刚石和未镀金刚石的热损伤特征有着显著的差别。化学镀NiWB金刚石在镀层的保护作用下，以面损伤为主要特征，晶面上很少有局部的大蚀坑；而未镀金刚石以体损伤为主要特征，氧化过程从晶面上局部的缺陷开始，逐渐形成大蚀坑，进而发展穿透整个金刚石颗粒的大空洞。毫无疑问，这种体损伤机制对金刚石耐热性能的危害较面损伤要严重得多。因此未镀金刚石受热后的抗压强度较镀膜金刚石低得多。具体见图3。

　　2．2金刚石高温下热损伤特征的分析
　　未镀金刚石在空气中进行高温煅烧时，金刚石直接和氧发生化学反应，尤其是金刚石表面的缺陷处，其表面积较大，吸附的氧较多，因此氧化现象严重。在扫描电镜下观察表现为金刚石的热损伤从缺陷处开始，随着温度的升高，缺陷越来越大，表现为体损伤。而化学镀NiwB金刚石在空气中高温煅烧时，金刚石表面的镀层隔离了氧和金刚石的直接接触，在金刚石的损伤过程中，首先表现为镀层中的强碳化物元素w和金刚石表面的吸附氧发生反应，然后在高温下w的氧化物和金刚石表面的碳元素还原化合生成均匀覆盖于金刚石表面的碳化物层，这一覆盖层继续阻碍了氧和金刚石的直接接触，从而减弱了金刚石的热损伤程度，提高了金刚石的抗氧化性，在扫描电镜下观察表现为面损伤，很少有局部大蚀坑。
　　2．3化学镀NiWB金刚石在高温下形成wc的热力学
　　分析．
　　为了揭示金刚石产生不同热损伤特征的原因，本文将经过高温煅烧后的样品进行了X衍射分析(图4)。

　　由图4可知，金刚石表面形成了WC，其表面形成的NiWO4是由于Ni、W分别氧化为NiO，WO3所致(NiWO4即NiO•WO3)。金刚石和Ni等铁族元素生成不稳定的碳化物而和W等强碳化物元素形成稳定的碳化物。对于镀层中的W而言，存在以下反应及与其
　　相应的△F与温度T的关系式[2]：
　　 W+C=WC （1）
　　 △F1=-37．66+0．0017T kJ/mol
　　 W+3/2O2=WO3
　　 △F2=-833.45+0.24T kJ/mol (2)
　　 由(1)，(2)式可知，在考察的温度范围内，(2)式优
　　先进行，即镀层中的强碳化物元素w和金刚石表面的
　　吸附氧首先发生反应，生成WO3；然后在高温下WO3
　　与C还原化合生成WC，即：
　　 WO3+4C=WC+3CO
　　 △F3=442．17—0．5T kJ／mol (3)
　　
　　由△F3=0，可求得WC生成的最低温度T=884．34K
　　以上推导出的碳化物形成温度是在标准状态下求的速率进行，其温度必须比热力学最低温度大一定的值。因此生产实践发现，碳化物形成温度往往比热力学计算的最低温度高出150℃以上，如WC的生成在750℃以上时反应进行的速率比较快。这一结论与X衍射图基本相符。
　　3 结论
　　金刚石表面镀覆一层NiWB合金之后，抗压强度明显提高；它在高温受热时以面损伤为主，以体损伤为辅；NiwB合金镀层对金刚石的保护过程为镀层中的w首先与氧反应，然后氧化物与金刚石表面的碳还原化合生成均匀覆盖于金刚石表面的碳化物，这一过程得的，实际状态下的热力学温度可能有一定误差。此外，要使金刚石表面碳原子与wO，的界面反应以一定减轻了金刚石的热损伤程度，提高了金刚石的抗氧化性。