一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，包括在砂轮基体表面开设有序排列的盲孔得加工基体；将加工基体进行化学镀使盲孔底部和侧壁沉积金属预镀层得预镀基体；将金刚石磨料置于预镀基体的表面并滚压使磨料下部嵌入盲孔内，得上砂基体；将上砂基体活化后，进行电镀使砂轮基体表面和盲孔内沉积金属镀层即得。本发明专利技术的制备方法，实现了金刚石磨料在砂轮基体表面的规则有序排列，增强了电镀固结工序中镀层对金刚石磨料的把持力；所得金刚石砂轮对磨料的把持力强，使用寿命长，磨料在砂轮基体表面规则有序排列，提高了磨削质量和磨削效率；对于同粒度的金刚石磨料，电镀时间缩短为传统工艺的20％～55％，提高了镀层均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法
本专利技术属于超硬材料制品
，具体涉及一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法。
技术介绍
电镀金刚石砂轮是用电沉积的方法制作的金刚石砂轮，砂轮工作层含有金刚石磨料、金属镀层，金刚石磨料被金属镀层固结在基体上。电镀过程中，金属离子不断在阴极表面析出，磨料置于阴极表面，逐渐被沉积的金属镀层所包镶；经过增厚步骤，最终将金刚石固定在基体上，形成具有磨削功能的复合镀层，即制得电镀金刚石砂轮。电镀金刚石砂轮具有单层磨料结构，磨削过程中“刀刃”直接接触工件表面，磨削锋利，加工效率高。采用传统方法制造电镀金刚石砂轮需要经历预镀、上砂、加厚三个电镀工序，其中上砂是最重要的工序。目前，电镀金刚石砂轮的上砂方式主要有撒砂法和埋砂法。撒砂法是将砂轮基体表面朝上置于镀液中，用小勺或移液管将砂撒在上面，要撒得薄而均匀，厚度一般1-2mm即可；如果是圆弧面或不只一个镀面，则上完一个面后转动一定角度继续上砂。对于粒径较粗的金刚石磨料，撒砂法每次只能给基体所需要电镀的一部分区域上砂。待这部分区域上砂完毕，将砂轮基体上下翻转和轴向转动以更换另一部分区域上砂。期间需要数次卸砂，而且翻转的时候可能会使基体暴露在空气中，其表面会生成极薄的氧化膜，从而导致砂轮在磨削工作过程中产生“脱皮”的现象。埋砂法适合小而简单的工件，是将砂轮基体不镀部位绝缘，需镀部位埋在金刚石磨料中。埋砂法要求的电流密度小，上砂固结慢，耗费时间长。另外，一次埋砂往往不能全部覆盖住电镀区域，需要补砂或者二次埋砂。无论采用撒砂法还是埋砂法，整个上砂过程耗费时间较长，而且上砂也不够均匀致密—有些地方稠密，有些地方稀疏。无论撒砂还是埋砂，都需要将砂轮基体反复转动、换面，在此期间阴极导线、夹具、人员操作不当等可能将磨料蹭掉，导致缺砂现象的发生。电镀金刚石砂轮还存在的问题是生产时间过长，加厚过程需耗费数小时乃至几日的时间。另外，传统的电镀金刚石砂轮，如图1所示，包括砂轮基体1和磨料层，所述磨料层包括金刚石磨料3和金属镀层4，金属镀层4沉积在砂轮基体1的表面，将无序排列的金刚石磨料3固结在砂轮基体1表面上。电镀金刚石砂轮相比较热压烧结金属结合剂砂轮和陶瓷结合剂砂轮寿命短，磨料脱落的快，主要原因是金属镀层对金刚石磨料的把持力小、有效磨削的磨粒出刃高度小。因此，缩短电镀时间、提高镀层对磨料的把持力和有效磨削的磨粒高度是解决电镀金刚石砂轮现有问题的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，解决现有方法制备的电镀金刚石砂轮磨料把持力小、磨料出刃高度小、使用寿命短的问题。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种上述的磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，包括下列步骤：1)开孔：在砂轮基体表面开设有序排列的盲孔，得加工基体；2)化学镀：将步骤1)所得加工基体进行化学镀，使盲孔底部和侧壁沉积金属预镀层，得预镀基体；3)上砂：将过量的金刚石磨料置于步骤2)所得预镀基体的表面并进行滚压，使磨料下部嵌入盲孔内，得上砂基体；4)电镀加厚：将步骤3)所得上砂基体进行活化后，置于电镀液中进行电镀，使砂轮基体表面和盲孔内沉积金属镀层，将磨料固结在盲孔内形成磨料层，即得。步骤1)中，采用细孔放电技术在砂轮基体表面开设盲孔。细孔放电技术开设盲孔的深度为0.5mm～2.0mm。上述制备方法中，细孔放电技术可采用本领域常规的工艺和设备进行操作。上述制备方法中，在化学镀之前，对步骤1)所得加工基体依次进行电解除油和活化。所述电解除油的电流密度为1.5A·dm-2～5.0A·dm-2，时间为0.5h～1.0h。电解除油后用水冲洗基体，再进行活化。所述活化是将加工基体置于质量浓度为20％～40％的稀硫酸中进行电解活化，活化电流密度为5A·dm-2～10A·dm-2，时间为3min～5min。步骤2)中，所述化学镀用镀液包含以下浓度的组分：硫酸镍25g/L～30g/L、钨酸钠20g/L～23g/L、次磷酸钠20g/L～22g/L、柠檬酸钠10g/L～15g/L、醋酸钠12g/L～15g/L、氯化镧4mg/L～5mg/L；所述镀液的pH为4.2～4.6，温度为80℃～95℃，化学镀的时间为2h～3h。化学镀之后，在基体的盲孔底部和侧壁沉积厚度为3μm～8μm金属预镀层(镍层)。所述的电镀金刚石砂轮的制备方法还包括：还包括对步骤2)所得预镀基体进行机械加工，使盲孔深度减至磨料平均粒径的20％～30％之后再进行步骤3)上砂。所述机械加工是指依次对砂轮基体表面进行车削、磨削，使盲孔深度符合要求。步骤3)中，所述滚压是采用滚压轮将磨料滚压至砂轮基体表面的盲孔内；所述滚压轮用橡胶材料制成；所述滚压过程中，滚压轮转速为2r/min～6r/min。步骤4)中，所述活化是将上砂基体置于稀硫酸中进行电解活化，活化电流密度为5A·dm-2～10A·dm-2，活化时间为3min～5min。所述稀硫酸的质量浓度为20％～40％。活化后对基体进行超声水洗；超声水洗用超声波输出功率为1.8KW～3.0KW，超声水洗时间为5s～15s。步骤4)中，所述电镀液包含以下浓度的组分：氨基磺酸镍320g/L～350g/L、氯化镍30g/L～32g/L、硼酸35g/L～40g/L、十二烷基硫酸钠0.04g/L～0.1g/L、1,4-丁炔二醇0.5g/L～2.0g/L；所述电镀液的pH为4.4～4.8，温度为40℃～42℃，电镀时电流密度为0.5A·dm-2～4.0A·dm-2。步骤4)中，所述电镀加厚过程中，砂轮基体以20r/min的速度保持转动。所述电镀加厚过程采用刷镀；对砂轮基体非电镀部位进行贴纸屏蔽，基体接导线，然后电解活化，再置于电镀液中进行电镀。电镀完成后，将砂轮取出并用自来水进行冲洗；拆掉导电和贴纸后将砂轮进行干燥，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间为1h～3h。本专利技术的制备方法所得磨料有序排列的电镀金刚石砂轮，包括砂轮基体和磨料层，所述砂轮基体表面开设有有序排列的盲孔；所述磨料层包括磨料和金属镀层，磨料的根部嵌在盲孔内，金属镀层沉积在砂轮基体表面和盲孔内，用于固结磨料。所述盲孔在砂轮基体表面规则有序排列。所述盲孔的深度为磨料平均粒径的20％～30％，孔径为0.5mm～1.0mm。所述盲孔的孔间距为磨料平均粒度的1～2倍。所述金属镀层的厚度为磨料平均粒度的10％～25％。所述金属镀层的厚度为除盲孔外，砂轮基体表面的镀层厚度，不计盲孔内镀层。所述金属镀层优选为金属镍镀层。上述电镀金刚石砂轮中，磨料为单层排列；磨料的埋入率为40％～50％。所述磨料为金刚石磨料；所述磨料包括但不限于40/45、35/40、30/35、25/30、18/20五个粒度号的金刚石磨料。本专利技术的制备方法所得磨料有序排列的电镀金刚石砂轮，砂轮基体表面设有有序排列的盲孔，磨料的根部镶嵌在盲孔内，金属镀层沉积在砂轮基体表面和盲孔内，将磨料固结在盲孔内形成磨料层，通过人为控制砂轮基体表面盲孔的规则有序排列，实现了金刚石磨料在砂轮基体表面的规则有序排列，有效解决了传统金刚石砂轮磨料层中金刚石磨料分布疏密不均、杂乱无章的问题；磨料的根据镶嵌在盲孔内，借助金刚石磨料对盲孔的挤压、填充作用，增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)开孔：在砂轮基体表面开设有序排列的盲孔，得加工基体；2)化学镀：将步骤1)所得加工基体进行化学镀，使盲孔底部和侧壁沉积金属预镀层，得预镀基体；3)上砂：将过量的金刚石磨料置于步骤2)所得预镀基体的表面并进行滚压，使磨料下部嵌入盲孔内，得上砂基体；4)电镀加厚：将步骤3)所得上砂基体进行活化后，置于电镀液中进行电镀，使砂轮基体表面和盲孔内沉积金属镀层，将磨料固结在盲孔内形成磨料层，即得。

【技术特征摘要】
1.一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)开孔：在砂轮基体表面开设有序排列的盲孔，得加工基体；2)化学镀：将步骤1)所得加工基体进行化学镀，使盲孔底部和侧壁沉积金属预镀层，得预镀基体；3)上砂：将过量的金刚石磨料置于步骤2)所得预镀基体的表面并进行滚压，使磨料下部嵌入盲孔内，得上砂基体；4)电镀加厚：将步骤3)所得上砂基体进行活化后，置于电镀液中进行电镀，使砂轮基体表面和盲孔内沉积金属镀层，将磨料固结在盲孔内形成磨料层，即得。2.根据权利要求1所述的电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：步骤1)中，采用细孔放电技术在砂轮基体表面开设盲孔。3.根据权利要求1所述的电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述化学镀用镀液包含以下浓度的组分：硫酸镍25g/L～30g/L、钨酸钠20g/L～23g/L、次磷酸钠20g/L～22g/L、柠檬酸钠10g/L～15g/L、醋酸钠12g/L～15g/L、氯化镧4mg/L～5mg/L；所述镀液的pH为4.2～4.6，温度为80℃～95℃，化学镀的时间为2h～3h。4.根据权利要求1所述的电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：还包括对步骤2)所得预镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮亮，胡玉峰，李世华，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41