制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法

制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法，該方法是將砂輪基體、金剛石磨料、WC和SiC微粉進(jìn)行鍍前預(yù)處理，依次對(duì)砂輪基體進(jìn)行預(yù)鍍鎳鈷層、上砂層和復(fù)合層，制得的電鍍金剛石工具具有含有WC和SiC微粉的復(fù)合層，可以起到骨架和硬質(zhì)點(diǎn)作用，能夠有效地解決普通電鍍金剛石工具在磨削加工過程中金剛石磨料在鍍層中滑動(dòng)、滾動(dòng)以及電鍍金剛石工具的鍍層變形等問題，從而提高了金剛石工具的工作效率、延長了其使用壽命、降低了磨削加工的成本、同時(shí)提高了工件的加工質(zhì)量。
【專利說明】制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法，屬于磨具及磨削技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 電鍍金剛石工具是采用電化學(xué)的方法使金剛石磨料被金屬結(jié)合劑牢固地包裹在 基體材料上而制作成的一種金剛石工具，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械電子、玻璃、建材、石油鉆探等 行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)的行業(yè)也要求電鍍金剛石工具具備效率高、 壽命長、磨削精度高的特性。但是傳統(tǒng)方法制備的電鍍金剛石工具在使用過程中，由于受到 的磨削力過大、磨削區(qū)域溫度升高、工件的沖擊力強(qiáng)等原因，導(dǎo)致產(chǎn)生金剛石從鍍層中過早 脫落，或金剛石在鍍層中滑動(dòng)、滾動(dòng)以及金剛石工具鍍層變形等問題，從而造成金剛石磨料 不能充分發(fā)揮其作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的電鍍金剛石工具存在耐磨性差，如金剛石容易從鍍層中脫離， 鍍層容易變形，導(dǎo)致金剛石磨料不能充分發(fā)揮其作用，電鍍金剛石工具使用壽命短等問題； 本發(fā)明的目的是在于提供一種制備鍍層硬度高、耐磨性好的電鍍金剛石工具的方法，制得 的電鍍金剛石工具對(duì)金剛石磨料的利用率高，使用壽命長，加工產(chǎn)品的成本低，同時(shí)提高了 工件的加工質(zhì)量。
[0004] 本發(fā)明提供了一種制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法，該方法包括 以下步驟：
[0005] 步驟（1):前處理
[0006] 將砂輪基體、金剛石磨料、WC微粉和SiC微粉進(jìn)行的鍍前預(yù)處理；
[0007] 步驟⑵：電鍍鎳鈷層和上砂層
[0008] 以步驟⑴預(yù)處理過的砂輪基體為陰極，以鎳板為陽極，在電鍍液I中先預(yù)鍍鎳鈷 層；再在所述電鍍液I中加入步驟⑴預(yù)處理過的金剛石磨料后，進(jìn)行電鍍上砂層；所述的 電鍍液I由以下組分組成：NiS0 42 50?300g/L，CoS0415?20g/L，氯化鈉15?17g/L,硼酸 30?35g/L，分散劑0. 05?0· lg/L，溶劑為水；
[0009] 步驟⑶：加厚鍍
[0010] 以步驟⑵電鍍上砂層后的砂輪基體為陰極，以鎳板為陽極，置于電鍍液II中進(jìn) 行電鍍復(fù)合層；所述的電鍍液Π 由以下組分組成：NiS04280?320g/L，C〇S0416?22g/L， 氯化鈉 I6?l8g/L,硼酸35?40g/L,分散劑0· 〇5?0· lg/L，WC微粉3〇?40g/L，SiC微 粉20?25g/L，溶劑為水；
[0011] 步驟⑷：熱處理
[0012] 將步驟（3)電鍍復(fù)合層后的砂輪基體進(jìn)行加熱除氫處理，即得到具有新型復(fù)合鍍 層的電鍍金剛石工具。
[0013] 本發(fā)明的制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法還包括以下優(yōu)選方 案：
[0014] 優(yōu)選的方案中砂輪基體在鍍前進(jìn)行除油、打磨、活化預(yù)處理；所述的金剛石磨料、 WC微粉和SiC微粉在鍍前進(jìn)行除油、除雜。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選的方案中砂輪基體的鍍前預(yù)處理：先在頻率為40?50Hz的超聲輔助 下，置于溫度為80?90°C的含除油粉的水溶液中進(jìn)行洗滌10?20min，水洗；將水洗后的 砂輪基體依次采用 240#、400#、6〇0#、800#的砂紙進(jìn)行打磨；打磨后的砂輪基體用濃度為 10?15vol %的硫酸溶液進(jìn)行活化10?20s。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選的方案中金剛石磨料、WC微粉和SiC微粉的鍍前預(yù)處理：將金剛石磨 料、WC微粉和SiC微粉分別和氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1?3混合，再加入水覆蓋固體表面，煮 沸10?30min后，水洗至中性，再加入到25?35wt %的HN〇3溶液中煮沸20?40min，水 洗至中性，干燥。
[0017] 優(yōu)選的方案中步驟（3)的加厚鍍過程中采用循環(huán)泵將鍍液循環(huán)流動(dòng)，使鍍液中的 WC微粉和SiC微粉不沉淀。
[0018] 優(yōu)選的方案中WC微粉粒徑為3?5μπι。
[0019] 優(yōu)選的方案中SiC微粉粒徑為3?5 μ m。
[0020] 優(yōu)選的方案中金剛石磨料粒度型號(hào)為270/325。
[0021] 優(yōu)選的方案中預(yù)鍍鎳鈷層的工藝條件：溫度為30?45°C，電鍍液I的pH為3. 5? 5. 0,電流密度為0· 8?1. OA/dm2,電鍍時(shí)間為4?7min。
[0022] 優(yōu)選的方案中電鍍上砂層的工藝條件：電流密度為0. 9?1. lA/dm2,電鍍時(shí)間為 11 ?15min〇
[0023] 優(yōu)選的方案中電鍍復(fù)合層的工藝條件：溫度為30?45°C，pH為3. 5?5. 0,電流 密度為1. 3?1. 5A/dm2,電鍍時(shí)間為57?67min。
[0024] 優(yōu)選的方案中加熱除氫處理是將電鍍復(fù)合層后的砂輪基體在200?250°C的溫度 環(huán)境下保溫2?4h。
[0025] 優(yōu)選的方案中金剛石磨料在電鍍液I中的加入量為40?50g/L。
[0026] 優(yōu)選的方案中分散劑為十二焼基硫酸鈉。
[0027] 優(yōu)選的方案中除油粉采用HN-132強(qiáng)力除油粉。
[0028]本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法， 與傳統(tǒng)的單金屬鍍層及復(fù)合金屬鍍層金剛石工具的制備方法相比，在電鍍加厚的工藝階段 采用加入一定配比WC、SiC微粉的復(fù)合鍍液電鍍，使WC、SiC微粉在金屬鍍層中起到骨架和 硬質(zhì)點(diǎn)作用，從而提高金屬鍍層的硬度，極大地改善了電鍍金剛石工具的磨削性能。在進(jìn)一 步優(yōu)選的工藝中，WC、SiC微粉通過循環(huán)水泵加壓的方式在電鍍液中循環(huán)流動(dòng)，并在電化學(xué) 的動(dòng)力條件下沉積在金屬鍍層中，從而避免了采用傳統(tǒng)機(jī)械攪拌方法出現(xiàn)的粉料沉淀和在 鍍層中分布不均勻的缺陷。綜上所述通過本發(fā)明的制備方法獲得的具有復(fù)合鍍層的電鍍金 剛石工具自銳性好，耐磨性好，解決了在實(shí)際加工應(yīng)用過程中出現(xiàn)的金剛石在鍍層中滑動(dòng)、 滾動(dòng)和金剛石工具鍍層變形等問題，提高了復(fù)合鍍層的顯微硬度，增加了復(fù)合鍍層對(duì)金剛 石磨料的把持力，從而提高了金剛石工具的加工效率，延長了其使用壽命，降低了磨削的加 工成本，提高了工件的加工質(zhì)量。此外，本發(fā)明的電鍍金剛石工具制備工藝簡單,成本低，可 以廣泛應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 【圖1】為本發(fā)明實(shí)施例1制得的具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的砂輪基體 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 【圖2】為本發(fā)明實(shí)施例1制得的具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具磨削前的表 面形貌圖。
[0031] 【圖3】為普通電鍍金剛石工具磨削后的表面電子掃描形貌圖。
[0032] 【圖4】為本發(fā)明實(shí)施例1制得的具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具磨削后的表 面電子掃描形貌圖。
[0033] 【圖5】為本發(fā)明實(shí)施例1制得的具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的制備工藝 流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 首先進(jìn)行金剛石磨料和WC、SiC微粉的鍍前處理，將粒度為270/325的金剛石微粉 和粒徑為3 μ m的WC、SiC微粉分別倒入燒杯內(nèi)，燒杯中加入微粉2倍質(zhì)量的氫氧化鈉固體， 再倒入水配制成溶液，液面高出金剛石磨料和WC、SiC微粉表面約2cm，分別將燒杯放置在 可控溫的電爐上加熱，直至沸騰20min左右，用蒸餾水沖洗至中性，再以同樣的方法加入稀 釋至30wt %的ΗΝ03水溶液，加熱至沸騰30min左右，用蒸餾水再?zèng)_洗至中性，放置在干燥箱 中烘干備用。
[0037] 用蒸餾水配置電鍍液，所述預(yù)鍍和上砂鍍的電鍍液工藝配方組成如下：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 制備具有新型復(fù)合鍍層的電鍍金剛石工具的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟（1):前處理 將砂輪基體、金剛石磨料、WC微粉和SiC微粉進(jìn)行的鍍前預(yù)處理； 步驟（2):電鍍鎳鈷層和上砂層 以步驟（1)預(yù)處理過的砂輪基體為陰極，以鎳板為陽極，在電鍍液I中先預(yù)鍍鎳鈷層； 再在所述電鍍液I中加入步驟（1)預(yù)處理過的金剛石磨料后，進(jìn)行電鍍上砂層；所述的電鍍 液I由以下組分組成：NiS04250?300g/L，C〇S0 415?20g/L，氯化鈉15?17g/L，硼酸30? 35g/L，分散劑0. 05?0. lg/L，溶劑為水； 步驟（3):加厚鍍 以步驟（2)電鍍上砂層后的砂輪基體為陰極，以鎳板為陽極，置于電鍍液II中進(jìn)行電 鍍復(fù)合層；所述的電鍍液Π 由以下組分組成：NiS04280?320g/L，CoS0416?22g/L,氯化鈉 16?18g/L，硼酸35?40g/L，分散劑0· 05?0· lg/L, WC微粉30?40g/L，SiC微粉20? 25g/L，溶劑為水； 步驟（4):熱處理 將步驟（3)電鍍復(fù)合層后的砂輪基體進(jìn)行加熱除氫處理，即得到具有新型復(fù)合鍍層的 電鍍金剛石工具。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的砂輪基體在鍍前進(jìn)行除油、打磨、活 化預(yù)處理；所述的金剛石磨料、WC微粉和SiC微粉在鍍前進(jìn)行除油、除雜。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，砂輪基體的鍍前預(yù)處理：先在頻率為40? 50Hz的超聲輔助下，置于溫度為80?90°C的含除油粉的水溶液中進(jìn)行洗滌10?20min，水 洗；將水洗后的砂輪基體依次采用240#、400#、600#、800#的砂紙進(jìn)行打磨；打磨后的砂輪 基體用濃度為10?15vol %的硫酸溶液進(jìn)行活化10?20s ;金剛石磨料、WC微粉和SiC微 粉的鍍前預(yù)處理：將金剛石磨料、WC微粉和SiC微粉分別和氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1?3混 合，再加入水覆蓋固體表面，煮沸1〇?30min后，水洗至中性，再加入到25?35wt%的ΗΝ0 3 溶液中煮沸20?40min,水洗至中性，干燥。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟⑶的加厚鍍過程中采用循環(huán)泵將鍍液 循環(huán)流動(dòng)，使鍍液中的WC微粉和SiC微粉不沉淀。
5. 如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的WC微粉粒徑為3?5 μ m ; 所述的SiC微粉粒徑為3?5 μ m ;所述的金剛石磨料粒度型號(hào)為270/325。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)鍍鎳鈷層的工藝條件：溫度為30?45°C， 電鍍液I的pH為3. 5?5. 0,電流密度為0· 8?1. OA/dm2,電鍍時(shí)間為4?7min。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電鍍上砂層的工藝條件：電流密度為〇· 9? 1. lA/dm2,電鍍時(shí)間為11?15min。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電鍍復(fù)合層的工藝條件：溫度為3〇?45°C， pH為3. 5?5. 0,電流密度為1. 3?1. 5A/dm2,電鍍時(shí)間為57?67min。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加熱除氫處理是將電鍍復(fù)合層后的 砂輪基體在200?250°C的溫度環(huán)境下保溫2?4h。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金剛石磨料在電鍍液I中的加入量 為 40 ?50g/L。
【文檔編號(hào)】C25D15/00GK104120484SQ201410336066
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】萬隆, 陳靜, 王俊沙, 張磊欣, 周肖璇 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)