CN103320775A - 一种磁性磨料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种磁性磨料制备方法属于化学复合镀技术领域，涉及一种采用化学复合镀方法在铸钢球表面形成镍-磷基金刚石磨粒复合镀层的磁性磨料的制备方法。制备方法采用化学复合镀方法，选择金刚石微粉做磨粒相，铸钢丸作为铁磁相，以镍-磷合金作为结合剂，通过预镀纯镍-磷镀层增加了铸钢球与镀层的结合力；设备采用磁力搅拌器、超声波清洗器、球磨机。制备方法中进行金刚石微粉预处理，铸钢球预处理，配制化学镀溶液和化学复合镀磁性磨料。本方法制备工艺简单，成本低廉，把持力高，生产效率高，研磨性能好。并且，可根据需要可选择不同大小的铸钢球与不同粒径金刚石来搭配使用，适宜批量生产。

Description

一种磁性磨料制备方法

技术领域

本发明属于化学复合镀技术领域，涉及一种采用化学复合镀方法在铸钢球表面形成镍-磷基金刚石磨粒复合镀层的磁性磨料的制备方法。

背景技术

随着技术的发展，对产品表面质量的重视程度越来越高，尤其是一些特殊场合应用到的硬脆材料的复杂曲面、管道内壁、小口腔体等表面光整加工。磁力研磨有以下优点：柔性、自适应性、自锐性、温升小、无需修整、加工表面无损伤层等特点，因此具有很大的研究意义和价值。磁性磨料在磁力研磨中起着至关重要的作用，而磁性磨料的研磨性能和使用寿命又是磁性磨料制备的核心问题。磁性磨料的制备有多种方法，主要有粘结法、烧结法、铸造法、等离子粉末熔融法等。粘结法制备磁性磨料是利用粘结剂将铁磁相和磨粒相均匀粘合起来，制备成不同比例的磁性磨料。该方法工艺简单，容易实现，成本较低；但该制备方法磨料密度低、易氧化、组织疏松，磨粒相容易脱落，磨料寿命低，且当加工温度较高时，粘结剂容易污染加工表面。烧结法制备磁性磨料是将一定比例的铁磁相和磨粒相混合均匀后，在常温或烧结时加压成型，经烧结、粉碎、筛分等工艺过程。该方法易控制成分体积比，但工艺及设备复杂，成本较高，难以批量生产，粉碎后磨粒相易脱落，且磁性磨料颗粒形状不规则，也限制了加工表面质量的提高和改善。铸造法制备磁性磨料是将磨粒相加入到液态铁磁材料中，要求磨粒相与铁磁相密度接近。该方法成本低，但磨粒相在液态铁磁相中均匀分布是技术难点，并且铁磁相熔点温度过高，易导致磨粒相物化性能的改变。等离子粉末熔融法制备磁性磨料需要等高昂的制备装置，且制备工艺复杂，产量低，不适宜批量生产。

从力学和运动学的特点分析，理想的磁性磨料应该是表面均匀粘附着磨粒相的球体。上述的制备方法难以生产出较 均匀的球形磁性磨料；此外，粘结和烧结法，磨粒相的把持力较低；铸造法难以控制磨粒相的均匀分布，且易影响磨粒相物理化学稳定性；等离子粉末熔融法成本高、产量低，难以批量生产。为推动磁力研磨技术发展，必须探索磁性磨料新的制备工艺，使其满足低成本、高效率优质球形磁性磨料。发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，本发明采用化学复合镀方法，选择金刚石微粉做磨粒相，铸钢丸作为铁磁相，以镍-磷合金作为结合剂，通过预镀纯镍-磷镀层增加了铸钢球与镀层的结合力，本方法制备工艺简单，成本低廉，把持力高，生产效率高，研磨性能好。

本发明采用的技术方案是一种磁性磨料制备方法，其特征是，采用化学复合镀方法，选择金刚石微粉做磨粒相，铸钢丸作为铁磁相，以镍-磷合金作为结合剂，通过预镀纯镍-磷镀层增加了铸钢球与镀层的结合力；设备采用磁力搅拌器、超声波清洗器、球磨机，具体制备步骤如下：

（1）金刚石微粉预处理：复合镀前，将5~15μm的金刚石微粉经丙酮浸泡并在超声波清洗器中分散20~30min、去离子水清洗、硝酸浸泡24~30h、去离子水冲洗、使金刚石微粉混合溶液pH值为6~7，将预处理好的金刚石微粉浸泡在镀液中备用；

（2）铸钢球预处理：丙酮除油20~30min、10%~15%稀硫酸酸洗除锈、用球磨机滚抛5~10min、60~70℃下碱洗除油20~30min、水洗、5%~7%稀盐酸活化，准备化学复合镀；

（3）配制化学镀溶液：用70~80℃的热水将硫酸镍15~25g/L、乳酸10~15g/L、柠檬酸15~25g/L、乙酸钠5~8g/L、丁二酸10~15g/L、次亚磷酸钠15~30 g/L分别溶解，按照次序混合，配制成化学镀溶液，加入适量的氢氧化钠溶液使pH值达到4.8~5.2备用；

（4）化学复合镀磁性磨料：将镀液加热到85~90℃，并维持稳定，调整磁力搅拌器转速维持在300~600r/min，将前处理好的铁磁相铸钢球放入网兜置于镀液中，并对其采用间歇搅拌，预镀纯镍-磷镀层6~15min，然后向镀液中加入5~10g/L预处理好的金刚石微粉，20~40min后，取出磨料，用水冲洗干净，气枪吹干，放入烤箱中在200~250℃温度下进行热处理。

本发明的效果和益处是：预镀纯镍-磷镀层增加了基体与镀层的结合力，金刚石微粉三分之二的体积埋覆在镀层中，增加了镀层对磨粒的把持力，进而增加了磨料的寿命；磨料颗粒呈理想的球状，避免了不规则颗粒对加工表面的划伤，提高了表面加工质量；制备工艺及设备简单，并且可根据需要可选择不同大小的铸钢球与不同粒径金刚石来搭配使用，适宜批量生产。

具体实施方式

下面结合技术方案详细说明本发明的具体实施，本发明将化学复合镀机理运用在磁性磨料的制备上，用镍-磷合金做结合剂，将磁性磨料的磨粒相与铁磁相结合在一起，制备出结合力与把持力均非常优异的球形磁性磨料，简单的制备工艺及设备需求，有利于本发明的批量生产和推广。

实施例1，一种磁性磨料的制备方法：

铁磁相采用直径1.2mm铸钢球，磨粒相采用5μm金刚石微粉，以镍-磷合金作结合剂。具体步骤为：

（1）金刚石微粉预处理：复合镀前，将5μm的金刚石微粉浸泡在丙酮溶液中并在超声波清洗器中振动30min、去离子水清洗、硝酸浸泡24h、去离子水冲洗、调整金刚石微粉混合溶液pH值为6、将预处理好的金刚石微粉浸泡在镀液中备用；

（2）铸钢球预处理：将直径为1.2mm的铸钢球浸泡在丙酮中30min并不时搅拌、15%稀硫酸酸洗除锈、用球磨机滚抛10min、水洗、70℃下碱洗除油20min、水洗、5%稀盐酸活化，准备化学复合镀；

（3）配制化学镀溶液：用80℃的热水将硫酸镍25g/L、乳酸15g/L、柠檬酸25g/L、乙酸钠8g/L、丁二酸15g/L、次亚磷酸钠30 g/L分别溶解，按照次序混合，配制成化学镀溶液，加入适量的氢氧化钠溶液使pH值达到5.2备用；

（4）化学复合镀磁性磨料：将镀液加热到85℃，并维持稳定，调整磁力搅拌器转速维持在300r/min，将前处理好的铁磁相铸钢球放入网兜中置于镀液里，并对其采用间歇搅拌，以便铸钢球表面可以均匀镀覆金刚石微粉，预镀纯镍磷镀层15min，以便增加铸钢球与镀层的结合力，然后向镀液中加入10g/L预处理好的5μm金刚石微粉， 40min后，取出磨料，用水冲洗干净，气枪吹干，放入烤箱中在200℃温度下进行热处理。

采用本发明的制备方法，得到表面均匀附着金刚石微粉的磁性磨料，其铁磁相与镀层结合力高，镀层与磨粒相把持力高，从而提高了磨料的使用寿命，同时该方法制备工艺简单、所需设备成本低、可以实现磁性磨料的批量生产，并且生产的磨料为理想中的球形，进而提高了研磨质量，在硬脆材料复杂形面的光整加工中有着良好的应用前景。

Claims (1)

1.一种磁性磨料制备方法，其特征是，采用化学复合镀方法，选择金刚石微粉做磨粒相，铸钢丸作为铁磁相，以镍-磷合金作为结合剂，通过预镀纯镍-磷镀层增加了铸钢球与镀层的结合力；设备采用磁力搅拌器、超声波清洗器、球磨机，具体制备步骤如下：

（1）金刚石微粉预处理：复合镀前，将5~15μm的金刚石微粉经丙酮浸泡并在超声波清洗器中分散20~30min、去离子水清洗、硝酸浸泡24~30h、去离子水冲洗、使金刚石微粉混合溶液pH值为6~7，将预处理好的金刚石微粉浸泡在镀液中备用；

（2）铸钢球预处理：丙酮除油20~30min、10%~15%稀硫酸酸洗除锈、用球磨机滚抛5~10min、60~70℃下碱洗除油20~30min、水洗、5%~7%稀盐酸活化，准备化学复合镀；

（3）配制化学镀溶液：用70~80℃的热水将硫酸镍15~25g/L、乳酸10~15g/L、柠檬酸15~25g/L、乙酸钠5~8g/L、丁二酸10~15g/L、次亚磷酸钠15~30 g/L分别溶解，按照次序混合，配制成化学镀溶液，加入适量的氢氧化钠溶液使pH值达到4.8~5.2备用；

（4）化学复合镀磁性磨料：将镀液加热到85~90℃，并维持稳定，调整磁力搅拌器转速维持在300~600r/min，将前处理好的铁磁相铸钢球放入网兜置于镀液中，并对其采用间歇搅拌，预镀纯镍-磷镀层6~15min，然后向镀液中加入5~10g/L预处理好的金刚石微粉，20~40min后，取出磨料，用水冲洗干净，气枪吹干，放入烤箱中在200~250℃温度下进行热处理。