CN102517580B - 一种多孔抛磨工具的制备方法 - Google Patents
一种多孔抛磨工具的制备方法 Download PDFInfo
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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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