CN103173840B - 一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，包括：1）配制电镀液；2）镀前处理；3）预镀：电流密度为1.2～1.8A/dm2，预镀层厚度为7～10μm；4）磁力上砂：对砂轮基体镀面部分施加400～1000mT的磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，后通电沉积一层电镀层，上砂电流密度为0.5～0.8A/dm2，镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；5）加厚：电流密度为1.6～2.0A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；6）镀后处理，即得。本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，可将细粒度的磨料均匀固结在镀面上，制得的砂轮形状保持性好，满足高精度、高效率磨削需要。
Description
技术领域
本发明属于电镀金刚石砂轮技术领域，具体涉及一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法。
背景技术
随着光电通讯、光学、汽车、生物工程、航空航天产业的迅速发展，小口径非球面光学玻璃透镜在数码相机、照相手机、车用摄像装置、DVD读取头、显微及望远镜头、CCD摄像镜头、内窥镜、武器瞄准系统、月球车摄像装置等产品中需求量急剧增长。光学玻璃非球面透镜模压成型技术的普及推广应用是光学行业在光学玻璃零件加工方面的重大革命。其中最为有效的高形状精度和高表面质量创成的手段是采用小直径金刚石微粉砂轮的纳米镜面磨削。而在加工小口径时为避免砂轮与工件干涉，砂轮必须斜轴安装。采用斜轴镜面磨削工艺对于超高精度的光学非球面加工来说能够达到很高的形状精度和表面质量。
电镀金刚石砂轮是通过电镀金属的电沉积作用，把金刚石固结在金属镀层中制成的金刚石砂轮，包括金刚石整修砂轮、磨削或切削砂轮。电镀金刚石砂轮具有下列优点：电镀工艺简单，投资少，制造方便；使用方便；可达到很高的工作速度；具有足够的使用寿命，因此电镀金刚石砂轮在高速、超高速磨削领域占据主导地位。但是，目前的电镀法只能生产金刚石磨料粒度40μm以上的粗砂轮，金刚石磨料粒度更细时，仅靠磨料的重力作用，细粒度磨料悬浮在电镀液中，沉降速度太慢，而金属结合剂沉积快，致使制作的砂轮磨削层中金属结合剂与磨料的比例无法控制，形成金属硬壳或产生空隙，无法保证质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，可将细粒度的磨料均匀固结在镀面上，制得的砂轮形状保持性好，满足高精度、高效率磨削需要。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，包括下列步骤：
1）配制电镀液，调整电镀液的pH值为3.8～4.2，控制电镀液温度为50～60℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石；
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.2～1.8A/dm2，预镀层厚度为7～10μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为40%～60%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加400～1000mT的磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.5～0.8A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.6～2.0A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行130～150℃高温处理1～2h、450～480℃高温处理1～2h，后进行修整、涂防锈油，即得。
所述电镀液由以下组分组成：硫酸镍250～300g/L、硫酸钴8～12g/L、亚磷酸10～13g/L、硼酸21～26g/L、氯化钠14～17g/L、十二烷基硫酸钠0.1～0.15g/L、BE添加剂0.5～0.8g/L、糖精1.0～1.5g/L。其中，BE添加剂为市售商品，商品名为BE-740，购自宁波市鄞州耐盾表面处理剂有限公司。
所述电镀液采用如下方法制备：
1）将硫酸镍、硫酸钴、亚磷酸、氯化钠加入40～50℃的蒸馏水中，搅拌溶解得溶液1；
2）将硼酸加入60～80℃的蒸馏水中，搅拌溶解后加入溶液1中得溶液2；
3）将十二烷基磺酸钠加入蒸馏水中煮沸并不断搅拌，溶解后加入溶液2中，搅拌均匀得溶液3；
4）将糖精和BE添加剂溶解于80～90℃的蒸馏水中制成溶液4，后加入溶液3中，搅拌均匀，即得所述电镀液。
所述电镀液调节pH的方法为：用体积分数为2%～4%的H2SO4溶液进行调低，或用体积分数为2%～4%的NaOH溶液进行调高。
所述金刚石磨料的粒度为5～36μm。
所述镀镍金刚石中金属镍的质量分数为3%～5%。
所述金刚石磨料的镀前处理是将镀镍金刚石放入体积分数为4%～6%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为6～7。
所述阳极材料为金属镍，镀前处理是用质量分数为20%～30%的H2SO4溶液浸泡以除去表面氧化组织。
所述砂轮基体为钢材。
所述砂轮基体的镀前处理，包括下列步骤：
1）机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；
2）非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；
3）除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油4～10min，电流密度3～5A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；
4）强浸蚀：在体积分数20%～30%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到3～5g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀10～60s，电流密度5～10A/dm2；
5）弱浸蚀：用体积分数4%～6%的H2SO4溶液弱浸蚀10～30s，即完成砂轮基体镀前处理。
本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，利用砂轮基体和镀镍金刚石磨料导磁的原理，在电镀上砂过程中对砂轮基体添加磁力，从而使砂轮基体对金刚石磨料产生磁力吸附作用，使金刚石磨料吸附到砂轮基体表面上，然后电沉积一层电镀层将金刚石磨料固结在砂轮基体上，达到上砂的目的。
本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，对砂轮基体添加磁力的方法如图2所示，上砂过程中，阳极材料和砂轮基体间隔一定距离放入金刚石磨料与电镀液的混合液中，砂轮基体与外加磁力电源相连接，对砂轮基体镀面部分施加400～1000mT的磁感应强度。
本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，采用磁力电镀法制备电镀金刚石砂轮，通过控制磁力的大小来控制砂轮基体对不同粒度金刚石磨料的吸附力，从而控制不同粒度磨料在基体上的沉降速率，能够在基体上电镀金刚石磨料粒度范围为5～36μm。本发明的方法制备的砂轮磨料分布均匀，形状保持性好，满足高精度，高效率磨削需要。
附图说明
图1为本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法的工艺流程图；
图2为本发明的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法的磁力上砂示意图；
图3为实施例1的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法所得砂轮的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例的磨削用电镀金刚石的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
1）配制电镀液，电镀液组分及含量如表1所示，调整电镀液的pH值为3.8，控制电镀液温度为50℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石，粒度范围为8～12μm，平均粒度为10μm，镀镍金刚石中金属镍的质量含量为4%；所述阳极材料为金属镍；所述砂轮基体为低碳钢。
金刚石磨料镀前处理：将镀镍金刚石放入体积分数为5%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为6；
阳极材料镀前处理：用质量分数为20%的硫酸溶液浸泡以除去表面氧化组织；
砂轮基体镀前处理：包括下列步骤：a.机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；b.非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；c.除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油10min，电流密度3A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；d.强浸蚀：在体积分数30%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到5g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀40s，电流密度6A/dm2；e.弱浸蚀：用体积分数6%的H2SO4溶液弱浸蚀10s，即完成砂轮基体镀前处理。
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.2A/dm2，预镀层厚度为7μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为45%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加500mT的磁感应强度，如图2所示，通过外加磁力电源对砂轮基体施加磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.6A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为2.0A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行150℃高温处理2h、450℃高温处理2h，后进行修整、涂防锈油，即得。
实施例2
本实施例的磨削用电镀金刚石的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
1）配制电镀液，电镀液组分及含量如表1所示，调整电镀液的pH值为4.0，控制电镀液温度为60℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石，粒度范围为5～10μm，平均粒度为8μm，镀镍金刚石中金属镍的质量含量为3%；所述阳极材料为金属镍；所述砂轮基体为低碳合金钢。
金刚石磨料镀前处理：将镀镍金刚石放入体积分数为4%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为6.5；
阳极材料镀前处理：用质量分数为25%的硫酸溶液浸泡以除去表面氧化组织；
砂轮基体镀前处理：包括下列步骤：a.机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；b.非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；c.除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油8min，电流密度3.5A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；d.强浸蚀：在体积分数20%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到4g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀20s，电流密度5A/dm2；e.弱浸蚀：用体积分数4%的H2SO4溶液弱浸蚀25s，即完成砂轮基体镀前处理。
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.5A/dm2，预镀层厚度为10μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为50%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加700mT的磁感应强度，如图2所示，通过外加磁力电源对砂轮基体施加磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.7A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.7A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行140℃高温处理1h、480℃高温处理1.5h，后进行修整、涂防锈油，即得。
实施例3
本实施例的磨削用电镀金刚石的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
1）配制电镀液，电镀液组分及含量如表1所示，调整电镀液的pH值为4.2，控制电镀液温度为55℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石，粒度范围为10～20μm，平均粒度为15μm，镀镍金刚石中金属镍的质量含量为5%；所述阳极材料为金属镍；所述砂轮基体为40号钢。
金刚石磨料镀前处理：将镀镍金刚石放入体积分数为6%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为7；
阳极材料镀前处理：用质量分数为30%的硫酸溶液浸泡以除去表面氧化组织；
砂轮基体镀前处理：包括下列步骤：a.机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；b.非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；c.除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油6min，电流密度4A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；d.强浸蚀：在体积分数25%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到3g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀10s，电流密度9A/dm2；e.弱浸蚀：用体积分数4%的H2SO4溶液弱浸蚀15s，即完成砂轮基体镀前处理。
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.3A/dm2，预镀层厚度为8.5μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为60%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加400mT的磁感应强度，如图2所示，通过外加磁力电源对砂轮基体施加磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.65A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.6A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行130℃高温处理1.5h、460℃高温处理1h，后进行修整、涂防锈油，即得。
实施例4
本实施例的磨削用电镀金刚石的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
1）配制电镀液，电镀液组分及含量如表1所示，调整电镀液的pH值为3.8，控制电镀液温度为60℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石，粒度范围为15～25μm，平均粒度为20μm，镀镍金刚石中金属镍的质量含量为3.5%；所述阳极材料为金属镍；所述砂轮基体为45号钢。
金刚石磨料镀前处理：将镀镍金刚石放入体积分数为6%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为7；
阳极材料镀前处理：用质量分数为20%的硫酸溶液浸泡以除去表面氧化组织；
砂轮基体镀前处理：包括下列步骤：a.机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；b.非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；c.除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油4min，电流密度5A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；d.强浸蚀：在体积分数30%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到4.5g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀60s，电流密度8A/dm2；e.弱浸蚀：用体积分数6%的H2SO4溶液弱浸蚀30s，即完成砂轮基体镀前处理。
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.8A/dm2，预镀层厚度为8μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为55%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加1000mT的磁感应强度，如图2所示，通过外加磁力电源对砂轮基体施加磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.8A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.8A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行135℃高温处理2h、470℃高温处理1h，后进行修整、涂防锈油，即得。
实施例5
本实施例的磨削用电镀金刚石的制备方法，如图1所示，包括下列步骤：
1）配制电镀液，电镀液组分及含量如表1所示，调整电镀液的pH值为4.2，控制电镀液温度为50℃；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石，粒度范围为22～36μm，平均粒度为28μm，镀镍金刚石中金属镍的质量含量为4.5%；所述阳极材料为金属镍；所述砂轮基体为低碳钢。
金刚石磨料镀前处理：将镀镍金刚石放入体积分数为4%的H2SO4溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH为6；
阳极材料镀前处理：用质量分数为30%的硫酸溶液浸泡以除去表面氧化组织；
砂轮基体镀前处理：包括下列步骤：a.机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；b.非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；c.除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH溶液阳极除油5min，电流密度4.5A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；d.强浸蚀：在体积分数20%的H2SO4溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到3.5g/L制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀30s，电流密度10A/dm2；e.弱浸蚀：用体积分数5%的H2SO4溶液弱浸蚀20s，即完成砂轮基体镀前处理。
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.7A/dm2，预镀层厚度为9μm；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为40%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加900mT的磁感应强度，如图2所示，通过外加磁力电源对砂轮基体施加磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.5A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15%；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.9A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65%；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行145℃高温处理1h、450℃高温处理2h，后进行修整、涂防锈油，即得。
表1实施例1～5电镀液组成
实施例1～5制得的磨削用电镀金刚石砂轮，外径分别为2mm、4mm、6mm、8mm和10mm，镀层宽度为6.5mm。制备方法中，电镀电流大小由公式I=iS确定，电镀时间由公式t=γδ/（iηk）确定。其中，S为砂轮镀面面积，为γ为金属密度，k为电化学当量，η为电镀效率，i为电流密度，δ为镀层厚度。实施例1～5的制备方法中各步骤的电镀电流及电镀时间如表2所示：
表2实施例1～5电镀电流及时间
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 基体外径（mm） | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| 镀面宽度（mm） | 6.5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 | 6.5 |
| 镀面面积（mm2） | 40.84 | 81.68 | 122.52 | 163.36 | 204.20 |
| 基体密度（g/cm3） | 8.9 | 8.9 | 8.9 | 8.9 | 8.9 |
| 电化学当量（g/A/h） | 2*1.095 | 2*1.095 | 2*1.095 | 2*1.095 | 2*1.095 |
| 电镀效率（%） | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 |
| 磨料平均粒度（μm） | 10 | 8 | 15 | 20 | 28 |
| 预镀层厚度（mm） | 7 | 10 | 8.5 | 8 | 9 |
| 预镀电流密度（A/dm2） | 1.2 | 1.5 | 1.3 | 1.8 | 1.7 |
| 预镀电流（mA） | 4.9 | 12.3 | 15.9 | 29.4 | 34.7 |
| 预镀时间（min） | 14.8 | 16.9 | 16.6 | 11.3 | 13.4 |
| 上砂层厚度（mm） | 1.5 | 1.2 | 2.25 | 3 | 4.2 |
| 上砂电流密度（A/dm2） | 0.6 | 0.7 | 0.65 | 0.8 | 0.5 |
| 上砂电流（mA） | 2.5 | 5.7 | 8.0 | 13.1 | 10.2 |
| 上砂电镀时间（min） | 6.3 | 4.4 | 8.8 | 9.5 | 21.3 |
| 加厚层厚度（mm） | 6.5 | 5.2 | 9.8 | 13.0 | 18.2 |
| 加厚电流密度（A/dm2） | 2.0 | 1.7 | 1.6 | 1.8 | 1.9 |
| 加厚电流（mA） | 8.2 | 13.9 | 19.6 | 29.4 | 38.8 |
| 加厚电镀时间（min） | 8.3 | 7.8 | 15.5 | 18.3 | 24.3 |
实验例
对采用实施例1～5的磨削用电镀金刚石的制备方法制备的砂轮进行磨削性能测试，结果如表3所示：
表3实施例1～5所得砂轮的磨削性能测试结果
对实施例1所得砂轮镀面进行扫描电镜分析，如图3所示，金刚石磨料被电镀层牢牢的固结在砂轮镀面上，且金刚石磨料分布均匀，说明实施例1的磨削用电镀金刚石的制备方法可将细粒度的金刚石磨料均匀固结在镀面上，制得的砂轮形状保持性好，满足高精度、高效率磨削需要。
Claims (9)
1.一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
1）配制电镀液，调整电镀液的pH 值为3.8 ～ 4.2，控制电镀液温度为50 ～ 60℃ ；
2）镀前处理：对金刚石磨料、阳极材料、砂轮基体分别进行镀前处理，所述金刚石磨料为镀镍金刚石；
3）预镀：将砂轮基体插入电镀液中，在其适镀面部分电镀一层预镀层，预镀电流密度为1.2 ～ 1.8A/dm2，预镀层厚度为7 ～ 10μm ；
4）磁力上砂：将金刚石磨料加入电镀液中配制成金刚石磨料的质量分数为40% ～ 60%的混合液，将带有预镀层的砂轮基体镀面部分浸入混合液中，不断搅拌混合液，对砂轮基体镀面部分施加400 ～ 1000mT 的磁感应强度，使金刚石磨料吸附到砂轮基体镀面部分，然后通电沉积形成一层电镀层，将金刚石磨料固结在砂轮基体上，上砂电流密度为0.5 ～ 0.8A/dm2，上砂镀层厚度为金刚石磨料的平均粒度的15% ；
5）加厚：上砂后用电镀液冲洗除去镀面部分的外围浮砂，再放入不断搅拌的电镀液中电镀一层加厚镀层，电镀的电流密度为1.6 ～ 2.0A/dm2，加厚镀层厚度为金刚石磨料平均粒度的65% ；
6）镀后处理：对加厚电镀后的砂轮进行130 ～ 150℃高温处理1 ～ 2h、450 ～ 480℃高温处理1 ～ 2h，后进行修整、涂防锈油，即得；
所述电镀液由以下组分组成：硫酸镍250 ～ 300g/L、硫酸钴8 ～ 12g/L、亚磷酸10 ～ 13g/L、硼酸21 ～26g/L、氯化钠14 ～ 17g/L、十二烷基硫酸钠0.1 ～ 0.15g/L、BE 添加剂0.5 ～ 0.8g/L、糖精1.0 ～ 1.5g/L。
2.根据权利要求1所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述电镀液采用如下方法制备：
1）将硫酸镍、硫酸钴、亚磷酸、氯化钠加入40 ～ 50℃的蒸馏水中，搅拌溶解得溶液1 ；
2）将硼酸加入60 ～ 80℃的蒸馏水中，搅拌溶解后加入溶液1 中得溶液2 ；
3）将十二烷基磺酸钠加入蒸馏水中煮沸并不断搅拌，溶解后加入溶液2 中，搅拌均匀得溶液3 ；
4）将糖精和BE 添加剂溶解于80 ～ 90℃的蒸馏水中制成溶液4，后加入溶液3 中，搅拌均匀，即得所述电镀液。
3.根据权利要求1 所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述电镀液调节pH 的方法为：用体积分数为2% ～ 4% 的H2SO4 溶液进行调低，或用体积分数为2% ～4% 的NaOH 溶液进行调高。
4.根据权利要求1 所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石磨料的粒度为5 ～ 36μm。
5.根据权利要求1 所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述镀镍金刚石中金属镍的质量分数为3% ～ 5%。
6.根据权利要求1、4或5所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石磨料的镀前处理是将镀镍金刚石放入体积分数为4% ～ 6% 的H2SO4 溶液中浸蚀20s，后取出并用蒸馏水清洗至pH 为6 ～ 7。
7.根据权利要求1 所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述阳极材料为金属镍，镀前处理是用质量分数为20% ～ 30% 的H2SO4 溶液浸泡以除去表面氧化组织。
8.根据权利要求1 所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述砂轮基体为钢材。
9.根据权利要求1 或8所述的磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述砂轮基体的镀前处理，包括下列步骤：
1）机械处理：用细粒度金刚石砂轮抛光基体；
2）非镀面绝缘处理：用绝缘防水胶带将基体柄部与导线包扎整齐，并检验是否导电，确保导电后用绝缘密封胶将非镀面部分全部密封；
3）除油：将绝缘处理过的基体用酒精清洗干净，用蒸馏水冲洗两遍，后用体积分数4%的NaOH 溶液阳极除油4 ～ 10min，电流密度3 ～ 5A/dm2，用蒸馏水冲洗两遍；
4）强浸蚀：在体积分数20% ～ 30% 的H2SO4 溶液中加入邻二甲苯硫脲，使邻二甲苯硫脲含量达到3 ～ 5g/L 制成强浸蚀液，将基体放入强浸蚀液中阳极浸蚀10 ～ 60s，电流密度5 ～ 10A/dm2；
5）弱浸蚀：用体积分数4% ～ 6% 的H2SO4 溶液弱浸蚀10 ～ 30s，即完成砂轮基体镀前处理。
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