CN102517580B - 一种多孔抛磨工具的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多孔抛磨工具的制备方法，主要是用乙醇、微粉金刚石和十二烷基苯磺酸钠，超声振荡，得到悬浮液；以泡沫镍片作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中，电泳沉积1～10分钟，将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟；再将其悬空浸泡入镍化学镀液中，3～5h后取出泡沫镍片洗净真空干燥，在250～300℃退火处理2～4h消除应力，镍层增重达到80～100%。重复上述电泳沉积、化学镀覆和退火处理过程4～10次，使微粉金刚石镍复合涂层增重达到300%～800%。本发明制备的抛磨工具气孔率均匀可控，为制备大气孔、大气孔率的抛磨工具提供了可能；磨料分布均匀，提高了抛磨过程中磨料的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种抛磨工具的制备方法，特别是多孔镍基抛磨工具的制备方法。
背景技术
磨削过程在机械加工中占据了重要的地位，抛磨工具被大量应用到磨削过程中。抛磨工具生产过程中，需要控制磨具的强度，磨料的密度和磨具的气孔率。磨削工具中孔隙存在有容屑排屑和导通冷却液的作用。
微粉磨料用作抛磨材料通常用有以下几种方式：（1）自由磨削抛磨材料：抛光膏是将微粉金刚石等投入到分散剂中，均匀分散制得稳定抛光材料。抛光膏使用过程中，存在磨料利用率低，抛光效果不均匀，难以加工复杂形状等缺点。（2）固结抛磨工具：将磨料微粉和陶瓷、金属或树脂粉混合，用烧结或相应热处理工艺固结而形成了抛磨工具。但是，这些制造方法，磨料粉分布不均匀，气孔率无法控制，也影响了抛磨的效果和效率。另外，烧结温度过高还可能影响磨料的强度。
传统的磨削工具难以实现大气孔、大气孔率和适当强度同时具备。目前公认的造孔方法有加入造孔剂，通过烧损造孔剂后来获得相应的孔隙。它虽然具有较高的均匀性和比率可调，但不适合于非烧结工具。其它工具的制造方法，孔隙大小和孔隙率也难以控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可控制气孔大小、提高气孔率、磨料均匀分布的金刚石抛磨工具的制备方法。本发明主要以泡沫镍为基本骨架，采用反复电泳微粉磨料和化学镀覆镍磷合金的方法。
本发明的制备方法如下：
一、电泳沉积
1、悬浮液的制备：
（1）主要原料有：乙醇、0.1～5mm微粉金刚石和十二烷基苯磺酸钠，其用量为每升乙醇中加入1～50g微粉金刚石、0.5～1g十二烷基苯磺酸钠。微粉金刚石可以由等量0.1～5mm的微粉立方氮化硼，刚玉微粉，碳化硅微粉等代替。
（2）将微粉金刚石分散在乙醇中，加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，提高其分散液稳定性；超声振荡10～30分钟，振动频率为40～100kHz，功率60～200W，得到稳定的悬浮液。
2、电泳沉积：
以泡沫镍片作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中。正负极板之间距离为1cm，正负极板电场为10～100V/cm，电泳沉积时间为1～10分钟。将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟。
二、化学镀覆
1、化学镀镍镀液的浓度为：每升镀液中含氯化镍80～100克、次亚磷酸钠20～40克、氯化铵140～160克，用水合氨调节pH值为7～8。
2、利用恒温水浴使镀液温度保持在75～85℃，将上述经过电泳的泡沫镍悬空浸泡入上述镀液中，化学镀时间维持3～5小时后，取出泡沫镍片洗净真空干燥，
三、退火处理
在250～300℃退火处理2～4 小时，消除化学镀层应力，镍层增重达到80～100%。
四、重复上述电泳沉积、化学镀覆和退火处理过程4～10次，分别使微粉金刚石和镍复合涂层增重达到300%～800%。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺简单易于操控，制备的金刚石/镍抛磨工具的孔隙率高且磨料分布均匀，质量稳定可靠，适合于批量工业生产。
2、抛磨片抛光去除率提高了45%以上，微粉金刚石抛光消耗减少了20～50%。
附图说明
图1 是镀覆前的泡沫镍结构的扫描电镜图；
图2 是实施例1制得的微粉金刚石和镍复合抛磨工具表面的扫描电镜图；
图3 是实施例1制得的微粉金刚石和镍复合抛磨工具断面的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
将20克1mm的微粉金刚石分散在一升乙醇中，加入1克的十二烷基苯磺酸钠，超声振荡20分钟，振动频率为40kHz，功率120W，得到稳定的悬浮液。将泡沫镍片（如图1所示）作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中。正负极板之间距离为1cm，极板间加50V电压，电泳沉积时间为4分钟。将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟。利用恒温水浴，使浓度为每升含氯化镍90g、次亚磷酸钠30g、氯化铵150g，用水合氨调节pH值为8的化学镀液温度保持在80℃，将上述泡沫镍悬空在化学镀液中，化学镀时间维持4小时后，取出泡沫镍片洗净真空干燥，在300℃下退火3小时，镍层增重达到90%。然后，重复上述电泳沉积、化学镀和退火处理过程10次，使泡沫镍增重800%，烘干即得到抛磨片。如图2和图3所示，金刚石在镀层中分布均匀，抛磨工具孔隙的大小均一。
用此抛磨片磨削抛光陶瓷地砖，转速为200转/分钟，抛磨时间20分钟。同1～2mm的金刚石抛光膏对比，抛磨片抛光去除率提高了60%，微粉金刚石抛光消耗减少了50%。
实施例2
将50克（1mm）微粉金刚石分散在1升乙醇中，加入0.8g的十二烷基苯磺酸钠，超声振荡30分钟，振动频率为60kHz，功率200W，得到稳定的悬浮液。将泡沫镍片作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中。正负极板之间距离为1cm，极板间加10V电压，电泳沉积时间为1分钟。将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟。利用恒温水浴，使浓度为每升含氯化镍80g、次亚磷酸钠40g、氯化铵140g，用水合氨调节pH值为7的化学镀液温度保持在85℃，将上述泡沫镍悬空在化学镀液中，化学镀时间维持5小时后，取出泡沫镍片洗净真空干燥，在250℃下退火4小时，镍层增重达到100%。然后，重复上述电泳沉积、化学镀和退火处理过程7次，使泡沫镍增重500%。烘干即得到抛磨片。
用此抛磨片磨削抛光陶瓷地砖，转速为200转/分钟，抛磨时间30分钟。同1～2mm的金刚石抛光膏对比，发现抛磨片抛光去除率提高了50%，微粉金刚石抛光消耗减少了20%。
实施例3
将1克（1mm）微粉金刚石分散在1升乙醇中，加入0.5克的十二烷基苯磺酸钠，超声振荡10分钟，振动频率为100kHz，功率60W，得到稳定的悬浮液。将泡沫镍片作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中。正负极板之间距离为1cm，极板间加100V电压，电泳沉积时间为10分钟。将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟。利用恒温水浴，使浓度为每升含氯化镍100g、次亚磷酸钠20g、氯化铵160g，用水合氨调节pH值为7.5的化学镀液温度保持在75℃，将上述泡沫镍悬空在化学镀液中，化学镀时间维持3小时后，取出泡沫镍片洗净真空干燥，在270℃下退火2小时, 镍层增重达到80%。然后，重复上述电泳沉积、化学镀和退火处理过程4次，使泡沫镍增重300%，烘干即得到抛磨片。
用此抛磨片磨削抛光陶瓷地砖，转速为200转/分钟，抛磨时间30分钟。同1～2mm的金刚石抛光膏对比，发现抛磨片抛光去除率提高了45%，微粉金刚石抛光消耗减少了30%。
Claims (1)
1.一种多孔抛磨工具的制备方法，其特征在于：
（1）电泳沉积：
①悬浮液的制备：
a、主要原料有：乙醇、1μm微粉金刚石和十二烷基苯磺酸钠，其用量为每升乙醇中加入1～50g微粉金刚石、0.5～1g十二烷基苯磺酸钠；
b、将微粉金刚石分散在乙醇中，加入十二烷基苯磺酸钠，超声振荡10～30分钟，振动频率为40～100kHz，功率60～200W，得到稳定的悬浮液；
②电泳沉积：
以泡沫镍片作为正极，镍片作为负极，放入上述悬浮液中，正负极板之间距离为1cm，正负极板电场为10～100V/cm，电泳沉积时间为1～10分钟，将沉积上金刚石微粉的泡沫镍放入真空烘箱中70℃干燥10分钟；
（2）化学镀覆：
①化学镀液的浓度为：每升镀液中含氯化镍80～100克、次亚磷酸钠20～40克、氯化铵140～160克，用氨水调节pH值为7～8；
②用恒温水浴使镀液温度保持在75～85℃，将上述经过电泳的泡沫镍悬空浸泡入上述化学镀液中，化学镀时间维持3～5h后，取出泡沫镍片洗净真空干燥；
（3）在250～300℃退火处理2～4h，镍层增重达到80～100%；
（4）重复上述电泳沉积、化学镀覆和退火处理过程4～10次，使微粉金刚石镍复合涂层增重达到300%～800%。
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