РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСУ НАНЕСЕННЯ НІКЕЛЕВОГО ПОКРИТТЯ НА ПОВЕРХНЮ СИНТЕТИЧНИХ АЛМАЗІВ ХІМІЧНИМ СПОСОБОМ
2.1. Теоретичні основи процесу підготовки поверхні синтетичних алмазів
2.1.1. Очистка поверхні синтетичних алмазів
Процес очистки поверхні синтетичних алмазів на стадії підготовки поверхні, перед процесом металізації, є одним з найважливіших факторів, які визначають якість отриманого покриття. Очистка покликана видалити з поверхні алмазів сполуки, які перешкоджають приєднанню речовини-активатора і якісному осадженню металевого нікелю.
На поверхні синтетичних алмазів може знаходитися велика кількість речовин, які потрапили на неї в результаті недостатнього розчинення металевої складової продукту синтезу в процесі вилучення алмазів, намелу металу у ході виготовлення порошків синтетичних алмазів, адсорбції іонів та функціональних груп у ході очистки, обробки та збереження алмазів [8, 11 ? 13]. На поверхні алмазів можуть знаходитися сполуки нікелю, марганцю, хрому, заліза, кобальту, міді, олова, алюмінію, марганцю, кальцію, силіціуму, натрію, бору, фтору, хлору, кисню, сірки та групи -СООН, =С=О, ?СОН, ?СОС? [11, 13, 95]. Виходячи з широкого спектру властивостей речовин та їх сполук, які знаходяться на поверхні синтетичних алмазів неможливо теоретично визначити оптимальну речовину-очищувач. У літературі описана велика кількість способів очистки поверхні матеріалів, але не наведено[A1] даних, необхідних для вибору оптимального способу обробки поверхні, яка характеризується наявністю тих чи інших забруднень. Причиною цього, перш за все, є відсутність чіткої класифікації способів та об'єктивної порівняльної інформації, щодо застосування того чи іншого способу для очистки поверхонь, від тих чи інших забруднень. Відсутня також інформація щодо впливу цих способів на якість отриманого покриття. Тому всі відомі способи було поділено на три групи [96, 97]:
1. способи, які використовують лужні реагенти;
2. способи, що застосовують окислювальні реагенти;
3. способи, основними діючими речовинами яких є органічні сполуки.
Способи, які використовують лужні реагенти, застосовують при обробці поверхні практично всіх матеріалів, стійких до луг, однак вони є малоефективними при видаленні сполук, що є нерозчинними у лужних розчинах, таких, як оксиди перехідних металів, насичені вуглеводні та інші.
Способи, які використовують окислювальні реагенти, застосовують при обробці поверхні усіх матеріалів, стійких до кислотної обробки. Застосування окислювальних реагентів дозволяє видалити крім кислоторозчинних сполук також усі органічні сполуки, що окислюються.
У якості органічних реагентів для очистки поверхні практично усіх матеріалів використовують розчини ПАР, однак цей спосіб очистки є мало ефективним при видаленні неорганічних сполук, які мають хімічне зціплення з поверхнею.
Розподіл на групи дозволив теоретично обґрунтувати вибір речовин-очищувачів для експериментальн[A2]их досліджень очистки поверхні синтетичних алмазів. Отже, обрано декілька сполук з кожної групи. З першої групи ? розчин соди та гідрооксиду натрію, що зумовлено тим, що ці речовини застосовують при металізуванні за стандартною технологією нікелювання та невеликим впливом залишків цих речовин на швидкість процесу нікелювання при можливому невдалому видаленні їх з поверхні. З окислювальних сумішей обрано однокомпонентні розчини неорганічних кислот ? сірчаної, соляної та нітратної, що зумовлено високою реакційною здатністю, доступністю та легкістю видалення залишків цих речовин з обробленої поверхні. В якості органічної сполуки обрано ПАР "Triton", який застосовують для видалення ненасичених вуглеводнів.
Таким чином, проведене теоретичне дослідження процесу очистки поверхні синтетичних алмазів дозволило перейти к дослідженню процесу активування поверхні.
2.1.2. Активація поверхні синтетичних алмазів
Процес активації поверхні синтетичних алмазів має за мету придання поверхні синтетичних алмазів властивостей, завдяки яким відновлення нікелю відбуватиметься саме на ній.
В існуючих технологіях необхідних властивостей поверхні зерен алмазів надають, обробляючи їх спеціальними реагентами. В якості реагентів застосовують кислі розчини солей дорогоцінних металів, з яких найчастіше використовують розчини хлористих солей платини та паладію. Солі дорогоцінних металів, потрапляючи на поверхню синтетичних алмазів ініціюють відновлення металевого нікелю саме на ній, тобто фактично поверхня синтетичних алмазів, завдяки цим реагентам, набуває відновних властивостей [98, 99]. Отже, застосування солей дорогоцінних металів не є необхідністю, бо надання поверхні синтетичних алмазів властивостей, які спричинятимуть відновлення нікелю на ній, за допомогою інших речовин, призведе до отримання такого ж результату, що і при застосуванні солей платини та паладію[100].
Таким чином, виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що для ініціювання процесу відновлення нікелю на поверхні зерен синтетичних алмазів поверхня повинна мати відновні властивості і не має значення, завдяки обробці яким реагентом це буде досягнуто.
При проведенні дослідження впливу речовин, які надають поверхні відновних властивостей, окрім обробки розчинами цих речовин, можливо використання також їх плавів, бо у процесі утворення плаву вірогідно утворення речовин, які мають ще сильніші відновні властивості.
Для експериментальних досліджень обрано ряд речовин, які виявляють сильні відновні властивості:
Гіпофосфіт натрію ? проявляє сильні відновні властивості і не забруднює розчин нікелювання сторонніми іонами [101, 102]. При розчинені у воді не гідролізується. Температура утворення плаву, в залежності від кількості кристалізаційної води, становить 357-399 К. При нагріванні плаву до температури 523-533 К розкладається з утворенням фосфіту натрію, що також виявляє відновні властивості, але меншої сили, ніж гіпофосфіт натрію та гексаоксид тетрафосфору, який взагалі виявляє оки
- Київ+380960830922