权利要求
1.一种改性镀
镍金刚石微粉，其特征在于，所述改性镀镍金刚石微粉包括镀镍金刚石微粉基体、包覆于所述镀镍金刚石微粉基体表面的有机封闭层，以及通过氢键吸附于所述有机封闭层表面的聚环氧氯丙烷胺。
2.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述有机封闭层的Zeta电位绝对值为30mV-80mV。
3.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述有机封闭层中氢键含量为1%-10%。
4.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述有机封闭层的质量为所述镀镍金刚石微粉基体质量的0.01%-2%。
5.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述有机封闭层包括由双键类有机单体、交联剂、促进剂以及引发剂反应形成的聚合物薄膜。
6.根据权利要求5所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述双键类有机单体包括丙烯酰胺、丙烯酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述有机封闭层包括由
硅烷偶联剂形成的聚合物薄膜。
8.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述聚环氧氯丙烷胺的质量为所述镀镍金刚石微粉基体质量的0.01%-2%。
9.根据权利要求1所述的改性镀镍金刚石微粉，其特征在于，所述改性镀镍金刚石微粉的孔隙率为0.01%-0.5%。
10.一种电镀金钢线，其特征在于，包括如权利要求1-权利要求9任一项所述的改性镀镍金刚石微粉。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及电镀金钢线技术领域，特别是涉及一种改性镀镍金刚石微粉、电镀金钢线。
背景技术
[0002]电镀金钢线被广泛应用于切割硬脆材料，其中镀镍金刚石微粉是电镀金钢线的关键原材料之一。在金刚石表面镀覆一层薄且致密的镍金属，能提高金刚石与镍基体的界面结合能力，从而减少切割过程的金刚石脱落而提高电镀金钢线的切割力。行业内一般采用化学镀或复合镀(先化学镀再电镀)的工艺以构建镀镍金刚石微粉。化学镀镍层致密度较低而易被腐蚀，因此往往在化镀基础上进行致密的电镀形成复合镀层，这种复合镀镍微粉有着较化学镀镍微粉更长的使用寿命，因此被广泛应用于镀镍金刚石微粉。然而这种高密度的电镀镍增加了微粉的重量，降低了微粉的悬浮性，导致上砂槽中需要更多的镀镍金刚石微粉，这无疑增加了生产成本。
[0003]目前，工业上通过在镀液中添加高分子有机添加剂，利用高分子在微粉表面的吸附使微粉表面带电，从而增强微粉在镀液中的分散性。但是这种高分子有机添加剂本身或其氧化还原分解产物易夹杂在镀层中，不仅降低了镀层纯度，而且镀层的有机夹杂会导致镀层产生脆性，从而增加了金刚线在切割过程中的断线风险。基于此，镀液中的添加剂被控制在低含量以减少对镀层的影响，导致微粉表面吸附的添加剂量较低且表面带电量有限，即微粉的分散能力提升有限，导致电镀金刚线工段的镀液中需要含有高含量的镀镍金刚石微粉，不利于降低生产成本。
发明内容
[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种改性镀镍金刚石微粉、电镀金钢线;所述改性镀镍金刚石微粉不仅在镀液中的分散效果好，具有更强的上砂能力，而且能够避免镀层硬脆化，减小断线风险，从而降低电镀金钢线的生产成本。
[0005]一种改性镀镍金刚石微粉，包括镀镍金刚石微粉基体、包覆于所述镀镍金刚石微粉基体表面的有机封闭层，以及通过氢键吸附于所述有机封闭层表面的聚环氧氯丙烷胺。
[0006]在其中一个实施例中，所述有机封闭层的Zeta电位绝对值为30mV-80mV。
[0007]在其中一个实施例中，所述有机封闭层中氢键含量为1%-10%。
[0008]在其中一个实施例中，所述有机封闭层的质量为所述镀镍金刚石微粉基体质量的0.01%-2%。
[0009]在其中一个实施例中，所述有机封闭层包括由双键类有机单体、交联剂、促进剂以及引发剂反应形成的聚合物薄膜。
[0010]在其中一个实施例中，所述双键类有机单体包括丙烯酰胺、丙烯酸中的至少一种。
[0011]在其中一个实施例中，所述有机封闭层包括由硅烷偶联剂形成的聚合物薄膜。
[0012]在其中一个实施例中，所述聚环氧氯丙烷胺的质量为所述镀镍金刚石微粉基体质量的0.01%-2%。
[0013]在其中一个实施例中，所述改性镀镍金刚石微粉的孔隙率为0.01%-0.5%。
[0014]一种电镀金钢线，包括如上所述的改性镀镍金刚石微粉。
[0015]本发明所述的改性镀镍金刚石微粉，通过镀镍金刚石微粉基体表面包覆的有机封闭层与氢键吸附的聚环氧氯丙烷胺的协同作用，有利于提高镀镍金刚石微粉基体表面电荷量，改善微粉的悬浮性，提高微粉在镀液中分散效果，从而增强微粉在电镀上砂过程中在钢线表面的吸附，进而使改性镀镍金刚石微粉具有更强的上砂能力，有利于减少改性镀镍金刚石微粉的使用量，同时，还能够避免镀层硬脆化，减小断线风险。
[0016]因此，采用本发明所述的改性镀镍金刚石微粉用于制备电镀金钢线，能够在保证电镀金钢线高品质的前提下，降低生产成本。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明一实施方式中改性镀镍金刚石微粉的结构示意图。
[0019]其中，10、改性镀镍金刚石微粉;101、镀镍金刚石微粉基体;102、有机封闭层;103、氢键;104、聚环氧氯丙烷胺。
具体实施方式
[0020]为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更详细的描述。但是，应当理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式或实施例。相反地，提供这些实施方式或实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式或实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。
[0022]本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0023]结合图1所示，为本发明所述的改性镀镍金刚石微粉10，包括镀镍金刚石微粉基体101、包覆于所述镀镍金刚石微粉基体101表面的有机封闭层102，以及通过氢键103吸附于所述有机封闭层102表面的聚环氧氯丙烷胺104。
[0024]本发明所述的改性镀镍金刚石微粉10，通过镀镍金刚石微粉基体101表面包覆的有机封闭层102与氢键103吸附的聚环氧氯丙烷胺104的协同作用，有利于提高镀镍金刚石微粉基体101表面电荷量，改善微粉的悬浮性，提高微粉在镀液中分散效果，从而增强微粉在电镀上砂过程中在钢线表面的吸附，进而使改性镀镍金刚石微粉10具有更强的上砂能力，有利于减少改性镀镍金刚石微粉10的使用量，同时，还能够避免镀层硬脆化，减小断线风险，从而在保证电镀金钢线高品质的前提下，降低电镀金钢线的生产成本。
[0025]在本发明一实施方式中，所述有机封闭层102的Zeta电位绝对值为30mV-80mV，通过调控所述有机封闭层102表面的电荷量，有利于提高有机封闭层102对聚环氧氯丙烷胺104的吸附作用，进一步提高镀镍金刚石微粉基体101表面电荷量，减少镀液中添加剂的用量，从而避免镀层硬脆。
[0026]可以理解的是，所述有机封闭层102的Zeta电位绝对值包括但不限于30mV、40mV、50mV、60mV、70mV、80mV中的任一点值或任意两者之间的范围值，进一步优选，所述有机封闭层102的Zeta电位绝对值为50mV-70mV。
[0027]在本发明一实施方式中，所述有机封闭层102中氢键含量为1%-10%，通过调控所述有机封闭层102中氢键含量，有利于进一步提高有机封闭层102对聚环氧氯丙烷胺104的吸附作用，增强微粉在电镀上砂过程中在钢线表面的吸附，从而使改性镀镍金刚石微粉10具有更强的上砂能力，进而减少改性镀镍金刚石微粉10的使用量，降低生产成本。
[0028]可以理解的是，所述有机封闭层102中氢键含量包括但不限于1%、2%、3%、5%、7%、9%、10%中的任一点值或任意两者之间的范围值，进一步优选，所述有机封闭层102中氢键含量为2%-5%。
[0029]发明人通过长期的研究发现，传统金刚石表面电镀耐腐蚀技术通常采用化学镀层外加电镀层的方式，由于电镀层表面不可避免地存在孔隙，导致电镀层不但无法实现预期的保护基体金属的作用，反而会加速基体金属的腐蚀，这种有孔隙的不均匀电镀层严重影响了电镀金钢线的应用性能。虽然，通过增大电镀层厚度在一定程度上有利于减少孔隙的产生，但是电镀层厚度的增加反而会减低钢线的机械性能，在尺寸等要求严格的情况下，具有过厚电镀层的钢线可能会不满足产品的使用需求，而且过厚的电镀层贴合性不好，极易脱落和开裂。
[0030]基于此，本发明在镀镍金刚石微粉基体101表面包覆有机封闭层102，利用小分子有机单体的高渗透性，使其能够进入镍层的空隙中，进而当小分子有机单体受热聚合后能够形成致密的聚合物而有效封孔，形成的有机薄膜能够有效阻隔腐蚀。
[0031]在本发明一实施方式中，所述有机封闭层102包括由双键类有机单体、交联剂、促进剂以及引发剂反应形成的聚合物薄膜。
[0032]需要说明的是，本发明对于双键类有机单体、交联剂、促进剂以及引发剂反应形成聚合物薄膜的方式不做限制，采用现有工艺即可，例如：将双键类有机单体、交联剂、促进剂以及引发剂置于溶剂中，在冷水浴条件下搅拌反应，形成处理液，再将镀镍金刚石微粉基体101置于处理液中，在冷水浴条件下搅拌处理，经过滤、干燥制得包覆有机封闭层102的镀镍金刚石微粉基体101。
[0033]在本发明一实施方式中，所述双键类有机单体包括但不限于丙烯酰胺、丙烯酸中的至少一种，通过选择具有氨基、羟基等强吸附性官能团的双键类有机单体，有利于进一步提高有机封闭层102对聚环氧氯丙烷胺104的吸附作用。
[0034]可以理解的是，本发明对于交联剂、促进剂以及引发剂的具体种类不做限制，具体地，交联剂包括但不限于N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS，凝胶交联剂);促进剂包括但不限于N,N,N',N'-四甲基二乙胺(TEMED，凝胶促进剂);引发剂包括但不限于过硫酸钾(凝胶引发剂)。
[0035]在本发明一实施方式中，所述有机封闭层102包括由硅烷偶联剂形成的聚合物薄膜。
[0036]需要说明的是，本发明对于硅烷偶联剂形成的聚合物薄膜的方式不做限制，采用现有工艺即可，例如：将硅烷偶联剂置于含水的有机溶剂中充分水解作为处理液，再将镀镍金刚石微粉基体101置于处理液中搅拌处理，经过滤、干燥制得包覆有机封闭层102的镀镍金刚石微粉基体101。
[0037]可以理解的是，本发明对于硅烷偶联剂的具体种类不做限制，包括但不限于γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等。
[0038]在本发明一实施方式中，所述有机封闭层102的质量为所述镀镍金刚石微粉基体101质量的0.01%-2%，包括但不限于0.01%、0.05%、0.2%、0.5%、0.7%、1%中的任一点值或任意两者之间的范围值，进一步优选为0.05%-2%。
[0039]在本发明一实施方式中，所述聚环氧氯丙烷胺104的质量为所述镀镍金刚石微粉基体101质量的0.01%-2%，包括但不限于0.01%、0.05%、0.2%、0.5%、0.7%、1%中的任一点值或任意两者之间的范围值，进一步优选为0.05%-2%。
[0040]通过调控有机封闭层102和聚环氧氯丙烷胺104的质量，有利于进一步平衡改性镀镍金刚石微粉10的上砂能力与镀层硬脆化风险，进而在保证电镀金钢线高品质的前提下，降低电镀金钢线的生产成本。
[0041]在本发明一实施方式中，所述改性镀镍金刚石微粉10的孔隙率为0.01%-0.5%，有利于提高镀层的耐腐蚀性能，从而提高电镀金钢线的使用寿命。
[0042]可以理解的是，所述改性镀镍金刚石微粉10的孔隙率包括但不限于0.01%、0.05%、0.08%、0.1%、0.2%、0.5%中的任一点值或任意两者之间的范围值，进一步优选，所述改性镀镍金刚石微粉10的孔隙率为0.1%-0.5%。
[0043]需要说明的是，本发明对于改性镀镍金刚石微粉10的制备方法不做限制，采用常规制备工艺依次将镀镍金刚石微粉基体101置于含有机封闭层102的处理液和含聚环氧氯丙烷胺104的处理液中进行处理即可。作为优选，在将镀镍金刚石微粉基体101置于含有机封闭层102的处理液中进行处理之前，先将镀镍金刚石微粉基体101进行酸洗活化。
[0044]本发明还提供一种电镀金钢线，包括如上所述的改性镀镍金刚石微粉。
[0045]通过在金属线基材表面电镀上本发明所述的改性镀镍金刚石微粉，不仅使电镀金钢线硬度高、耐磨损，有利于减少切割过程中改性镀镍金刚石微粉的脱落，提高电镀金钢线的切割力，而且显著提高了电镀金钢线的耐腐蚀性能，可以有效防止电镀金钢线氧化、腐蚀和生锈，延长使用寿命，同时，本发明还降低了电镀金钢线的生产成本，有利于电镀金钢线的推广应用。
[0046]需要说明的是，本发明对于电镀金钢线的具体制备工艺不做限制，采用现有常规工艺制备即可。
[0047]以下，将通过以下具体实施例对所述改性镀镍金刚石微粉、电镀金钢线做进一步的说明。但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0048]实施例1
在100mL的水溶液中，加10g的丙烯酸、0.1g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS，凝胶交联剂)，0.1g的N,N,N',N'-四甲基二乙胺(TEMED，凝胶促进剂)、0.1g的过硫酸钾(凝胶引发剂)，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟，制得第一处理液。
[0049]将25g酸洗活化后的镀镍金刚石微粉基体置于上述第一处理液中，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟。停止搅拌后利用抽滤得到湿态的微粉，随后在120℃下烘干4小时得到包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体。
[0050]在100mL的水溶液中，加入1g的聚环氧氯丙烷胺搅拌混合，制得第二处理液，将上述包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体置于第二处理液中，搅拌60分钟，然后抽滤并于60℃烘干制得改性镀镍金刚石微粉。
[0051]实施例2
在100mL的乙醇与水的混合溶液(乙醇与水的质量比为95:5)中，加入1g的硅烷偶联剂KH550，剧烈搅拌1小时使硅烷偶联剂充分水解，制得第一处理液。
[0052]将25g酸洗活化后的镀镍金刚石微粉基体置于上述第一处理液中，常温搅拌1小时。停止搅拌后利用抽滤得到湿态的微粉，随后在120℃下烘干4小时得到包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体。
[0053]在100mL的水溶液中，加入1g的聚环氧氯丙烷胺搅拌混合，制得第二处理液，将上述包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体置于第二处理液中，搅拌60分钟，然后抽滤并于60℃烘干制得改性镀镍金刚石微粉。
[0054]实施例3
在100mL的水溶液中，加入5g的丙烯酰胺，0.05g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS，凝胶交联剂)、0.05g的N,N,N',N'-四甲基二乙胺(TEMED，凝胶促进剂)、0.05g的过硫酸钾(凝胶引发剂)，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟，制得第一处理液。
[0055]将25g酸洗活化后的镀镍金刚石微粉基体置于上述第一处理液中，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟。停止搅拌后利用抽滤得到湿态的微粉，随后在120℃下烘干4小时得到包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体。
[0056]在100mL的水溶液中，加入1g的聚环氧氯丙烷胺搅拌混合，制得第二处理液，将上述包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体置于第二处理液中，搅拌60分钟，然后抽滤并于60℃烘干制得改性镀镍金刚石微粉。
[0057]实施例4
在100mL的乙醇与水的混合溶液(乙醇与水的质量比为95:5)中，加入5g的硅烷偶联剂KH590，剧烈搅拌1小时使硅烷偶联剂充分水解，制得第一处理液。
[0058]将10g酸洗活化后的镀镍金刚石微粉基体置于上述第一处理液中，常温搅拌1小时。停止搅拌后利用抽滤得到湿态的微粉，随后在120℃下烘干4小时得到包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体。
[0059]在100mL的水溶液中，加入5g的聚环氧氯丙烷胺搅拌混合，制得第二处理液，将上述包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体置于第二处理液中，搅拌60分钟，然后抽滤并于60℃烘干制得改性镀镍金刚石微粉。
[0060]实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，使用的丙烯酸量为0.5g。
[0061]对比例1
在100mL的水溶液中，加10g的丙烯酸0.1g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS，凝胶交联剂)，0.1g的N,N,N',N'-四甲基二乙胺(TEMED，凝胶促进剂)、0.1g的过硫酸钾(凝胶引发剂)，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟，制得第一处理液。
[0062]将25g酸洗活化后的镀镍金刚石微粉基体置于上述第一处理液中，在冷水浴条件下剧烈搅拌30分钟。停止搅拌后利用抽滤得到湿态的微粉，随后在120℃下烘干4小时得到包覆有机封闭层的镀镍金刚石微粉基体。
[0063]对比例2
在100mL的水溶液中，加入1g的聚环氧氯丙烷胺搅拌混合，制得第二处理液，将25g的镀镍金刚石微粉基体置于第二处理液中，搅拌30分钟，然后抽滤并在120℃下烘干4小时制得改性镀镍金刚石微粉。
[0064]对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，采用等量聚二烯丙基二甲基氯化铵的代替聚环氧氯丙烷胺。由于聚二烯丙基二甲基氯化铵的结构中不存在具有氢键的官能团，因此微粉对其吸附力低，微粉无法实现有效吸附带电。
[0065]将所有实施例和所有对比例制得的微粉进行测试，结果如表1所示。
[0066]表1
应用例
将所有实施例和所有对比例制得的微粉进行制成镀液制备电镀金钢线，并测试性能，结果如表2所示。
[0067]制备方法：在水平上砂的金刚线机台上进行电镀生产验证，母线选用37微米直径的碳钢，上砂微粉的开缸量为500g，生产线速度为40m/min。定相同电压的情况下，连续生产制样10公里金刚线。
[0068]常规金刚线的制备：在上砂镀液中加入0.3g/L的聚环氧氯丙烷胺，上砂微粉选择未处理的微粉，其他条件与上述制备方式相当。常规金刚线的制备需要在镀液中单独添加聚环氧氯丙烷胺，来提高金刚石的上砂活性，已达到足够的出刃率以满足基本的切割要求。
[0069]测试方法：(1)对下机后的金刚线取样，利用科波尔测试仪检测微粉的出刃率，从而通过出刃率来评估微粉上砂能力。出刃率：单位面积下金刚线表面电镀的金刚石颗粒。相同生产速度下，金刚线的出刃率越高，证明微粉表面电荷量越高，其上砂能力更强;(2)对下机后的金刚线取样，利用力学拉伸机检测金刚线的打结破断力，从而通过打结破断力来评估镀层质量，其中，打结破断力由打结后金刚线的破断拉力表示;镀液中加入有机添加剂，会导致镀层中会包覆有机物，使得镀层变得硬脆，继而降低金刚线的韧性，导致打结破断力下降;金刚线的打结破断力高，证明镀层质量好，金刚线的韧性好，断线风险小。
[0070]表2
根据表1和表2可知，与对比例、常规金刚线相比，所有实施例提供的改性镀镍金刚石微粉不仅具有优异的上砂能力，而且断线风险较小，显著降低了电镀金钢线的生产成本，有利于市场化应用。
[0071]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0072]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
说明书附图(1)
声明：
“改性镀镍金刚石微粉、电镀金钢线” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：浙江求是半导体设备有限公司, 宁夏晶钰新材料科技有限公司, 浙江晶钰新材料有限公司
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