地质与勘探GEOLOGYAXDPROSPECTNG电镀金刚石钻头镀层与钢体结合强度研究潘秉锁，杨洋,杨凯华（中国地质大学工程学院，武汉430074）［摘要］釆用直接剪切试.验，研究了稀土添加量、敏液值和电流密度对结合强度的影响；并结合试样断口的扫描电镜分析结呆，对敏层的破坏形式进行了讨论。［关键词］电镀金刚石钻头结合强度柿土［中图分类号］P641［文献标识码］A［文章编号］0495-5331（2005）03-0092-03第41卷第3期2005年5月钻头工作层和钢体之间的结合本质和结合程度具冇特别重要的意义。国内，张绍和研究了棒状基体和其上的环形镀层试样之间的剪切强度，认为在惊餌配方中脉冲镀层与基体的结合强度比直流镀层的结合强度高李大佛利用扭转试验研究了钻头工作层和钢体之间的结合强度口。原苏联的A.A.布加耶夫研究了正方形截面（9mmx9niin）的纯镀层试样和含金刚石试样与基体间的抗剪切强度木文采用直接剪切试验，研究了稀土添加fl、镀液|H值和电流密度对结合强度的影响•并结合试样断口的扫描电镜分析结果，对镀层的破坏形式进行了讨论。1试验方法定性的鉴定镀层结合强度的方法很多，包括弯折、扭曲、锂刷、鑒剥、锤打、冲击以及加热等。定量方法人致可分为：拉、剪、剥三种加力方式㈠O对于电镀金刚石钻头来说，工作层掉块主要是由剪切力造成的，所以选用剪切试验来测试工作层和钢体之间的结合强度应该能反映工作条件对它的要求，应该是比较合理的。试验所用夹具的材料为40Cr钢。试验在广州试验仪器制造厂生产的WE-30型液压式力•能材料试验机上进行。试验时加压速率约为lON/s试样的基体采用4孑钢,尺寸为40mmx8mmx8mm,工作而面积为64mm［试样的唇部为禽金刚石的电镀层；压头材料为制车刀用白钢。入槽前棊体工作面经:砂纸打磨、化学除汕、稀盐酸浸蚀、电化学除汕、2%硫酸中阳极活化等处理,再带电入槽。入槽后，先预镀05C/（h『（镀层厚约为6Mrn）,再上砂；电镀04C/dr『后卸砂;然后加厚镀至镀层高25mm。金刚石采用50/60目（75wt%）和60/70目（25wt%）的混合金刚石。使用询，金刚石经专门的处理液作表而处理,用蒸懈水清洗后在稀解的普通镀镰液中浸泡3小时。在研究中，主要考察了稀土添加量、pH值和电流密度对镀层和基体间结合强度的影响。所用的基本镀液含N804•田2（）250g/L,H3BO330g/UNaCl15g/L十二烷基硫酸钠0lg/L镀液温度40°C,电镀过程中镀液不搅拌。2测试结果所研究的各镀液配方、工艺条件及其结合强度测试结果如表1。由测试结果可以看出，添加稀土对于提高镀层与基体间的结合强度冇明显的作用。当稀十•添加剂的加量为1.O0L时，效果最好,结合强度比基本镀液的提高了174^o在试验的电流密度条件卜；电流密度对结合强度也冇较人的影响。电流密度从L6A/dn2提高到25A/（打时，各种镀液中获得的镀层与基休的结合强度都普遍提高，幅度在1%上下。而在试验的|H值范围内，除了岀值为30时结合强度稍低外，［H值对镀层与基体的结合强度的影响较不显著。I收稿日期|2004-09-29J修订日期］2005-03-23;|责任编辑］陈仁俊。|基金项目］国土资源部地质大调査科技项H（项目编号：0999209011）o［第一作者简介］潘來锁（1976年-），男，2003年毕业于中国地质大学（武汉），获所上学位，现主婆在中国地质大学工程学院勘基系工作。1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved,http://www.cnki.net3镀层与基体间结合强度测试结果讨论从本质上看，结合强度的大小是由沉积金属原子与基体金属原子之间的互相作用力所决定的。不言而喻，沉积金属与基体金属的木质是决定结合强度的主要因素按照Hotheisal啲意见，当-一种金属在另一种金属的清洁表而上沉积时,如果沉积物沿袭基体的结构进行生长，或者沉积原子进入基体金属的晶格并形成合金，结合强度一般都比较好。这一观点已得到不少研究者的赞同，而且已被用于指导生产实践。外延生长的条件是沉积金属晶格中的与基体金属晶格中的原子间距相差不大于1魁⑹。镰在铁上的沉积满足这一条件。同时，镀层的结合力是在镀覆材料与基体材料的两和界面间各个部位上所形成的结合强度的一种量度,I大I此，结合强度也明显地受到基体农而状态的影...