CN103331704A - 一种金属陶瓷基电镀砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属陶瓷基电镀砂轮的金属基体，具体包括5～8%的铝粉、10～20% 的铜粉、2～3%的锡粉、50～70%的镍粉、20～37%的氧化铝粉；上述百分数为质量百分数，上述金属陶瓷基体具有良好的散热性能，优异的强度和刚度；采用上述基体的砂轮，在5轴联动数控磨床上使用时，实现了强力开槽，明显地提高了砂轮的开槽深度，减少了砂轮修正次数，使工作效率提高25%、砂轮寿命延长15%以上；同时本发明使用的原料来源广泛、环境友好、制备方法简单，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控磨床专用金属陶瓷基电镀砂轮，尤其涉及所述电镀砂轮的金属陶瓷基体配方。
背景技术
传统的用于数控磨床（CNC）的开槽砂轮均为铝基体或胶木基体。这两种基体的缺点是：在数控磨床，特别是多轴联动数控磨床高速开槽加工时，由于散热性能不好，使磨削温度过高，从而影响了砂轮型面保持性，降低了砂轮的加工精度，磨削效率和使用寿命。
中国发明专利CN101549482B公开了一种铜粉基数控磨床专用金刚石强力开槽砂轮，由铜粉基体以及外层磨削层组成，其中铜粉基体包括聚酰亚胺树脂粉、铜粉、锡粉以及酚醛树脂液，制备的砂轮具有良好的散热性和机械性能，但是生产过程用到化学品，一方面增加了工艺复杂性，特别是严格控制化学品的排放，另一方面有机物的存在降低了制备砂轮时的烧结温度而影响产品的致密性，同时降低了砂轮的使用温度。
因此需要开发新的具有优异散热性、机械性能的砂轮以提高工作效率、延长使用寿命。
发明内容
本发明目的是提供一种金属陶瓷基电镀砂轮的基体，提高基体的散热性能的同时保证良好的强度和刚度；本发明的另一目的是提供一种金属陶瓷基电镀砂轮，提高砂轮的开槽深度，减少砂轮修正次数，提高工作效率，延长砂轮寿命，用于数控磨床。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种金属陶瓷基电镀砂轮的金属基体，所述金属基体通过粉末冶金工艺制备，其组成和含量为：
铁粉 10～13%
铝粉 5～8%
铜粉 10～13%
锡粉 2～3%
镍粉 50～53%
氧化铝粉 20～23%
上述百分数为质量百分数。
本发明还公开了一种金属陶瓷基电镀砂轮，包括上述金属陶瓷基体和设置在金属陶瓷基体外层的磨削层，所述磨削层为金刚石/镍复合镀层。
上述铝粉、铜粉、锡粉、镍粉、氧化铝粉都是本领域常用的组分材料，是本领域技术人员熟知的已知物质。
所述铜粉技术条件为：
所述锡粉技术条件为：Sn含量大于等于99%，粒度30-40μm；
所述铝粉技术条件为：Al含量大于等于99%，粒度30-40μm；
所述镍粉技术条件为：Ni含量大于等于99%，粒度30-40μm；
所述氧化铝粉技术条件为：Al2O3含量大于等于99%，粒度30-40μm。
上述技术方案中，金属陶瓷基体的制备工艺为现有技术，其制作工艺流程如附图2所示，具体包括以下步骤：
(1)混料：将精确称重的铝粉、铜粉、锡粉、镍粉、氧化铝粉置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后，过100＃筛后置入容器备用；
(2)成型：将混合料缓缓投入模具内，填置均匀，刮平，置于液压机操作台冷压至设定高度或压平（定模成型时）；
(3)烧结：将压制好的铜粉坯休置入烧结炉内，快速升温至400～500℃，放缓升温速度至最终烧结温度700～800℃，保温30min，冷却至室温取出，检查合格后备用；
(4)加工：将检查合格的铜粉基体在车床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后入库备用。
利用上述金属基体制备金属陶瓷基电镀砂轮的工艺属于现有技术，其制作工艺流程如附图3所示，具体包括将已精确加工好的金属陶瓷基体按工艺要求进行绝缘处理后轻轻置入电铸槽内，按工艺规程通电电铸。电铸时间视产品种类按工艺规定执行。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明的金属陶瓷基体具有良好的散热性能，优异的强度和刚度，并能与新型砂轮配方完好结合；
2、采用本发明所述的基体的砂轮，在5轴联动数控磨床上使用时，实现了强力开槽，明显地提高了砂轮的开槽深度，减少了砂轮修正次数，使工作效率提高25%、砂轮寿命延长15%以上。
3、本发明公开的制备方法简单，原料来源广泛，避免了化学品的使用，适于工业化生产。
附图说明
图1是金属陶瓷基砂轮结构示意图；
图2是实施例中制备金属陶瓷砂轮基体的工艺流程图；
图3是实施例中制备电镀金属陶瓷砂轮的工艺流程图。
其中：1、金刚石与镍复合镀层，2、金属陶瓷基体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
制备流程参见附图2。
(1)混料：将精确称重的铝粉、铜粉、锡粉、镍粉、氧化铝粉置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后，过筛后置入容器备用；各组分质量比为：
铁粉 10%
铝粉 5%
铜粉 10%
锡粉 2%
镍粉 50%
氧化铝粉 23%
(2)成型：将混合料缓缓投入模具内，填置均匀，刮平，置于液压机操作台冷压至设定高度或压平（定模成型时）；
(3)烧结：将压制好的铜粉坯休置入烧结炉内，快速升温至400℃，放缓升温速度至最终烧结温度700℃，保温30min，冷却至室温取出，检查合格后备用；
(4)加工：将检查合格的金属陶瓷基体在车床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后入库备用。
获得的金属陶瓷基砂轮结构如附图1所示，图1为剖视示意图，图中，1是金刚石与镍复合镀层，2是金属陶瓷基体。
实施例二
制备流程参见附图2。
(1)混料：将精确称重的铝粉、铜粉、锡粉、镍粉、氧化铝粉置入筒型混料机内混合，在显微镜下检测均匀后，过筛后置入容器备用；各组分质量比为：
铁粉 10%
铝粉 8%
铜粉 10%
锡粉 2%
镍粉 50%
氧化铝粉 20%
(2)成型：将混合料缓缓投入模具内，填置均匀，刮平，置于液压机操作台冷压至设定高度或压平（定模成型时）；
(3)烧结：将压制好的铜粉坯休置入烧结炉内，快速升温至400℃，放缓升温速度至最终烧结温度800℃，保温30min，冷却至室温取出，检查合格后备用；
(4)加工：将检查合格的金属陶瓷基体在车床上加工至图纸要求的形状和尺寸，检验合格后入库备用。
实施例三
利用实施例一或者实施例二中的金属基体制备金属陶瓷砂轮的工艺为现有技术，其制作工艺流程如附图3所示，具体包括以下步骤：
(1)电铸液配方及其控制：
电铸液配方 （含量：重量%）
| 硫酸镍 | 硫酸钴 | DI水 | 金刚石 |
| 38-45 | 15-20 | 5-16 | 5-18 |
电铸液技术条件
| 温度 | 比重 | 悬浮剂 | 硬度 | PH值 |
| 50-59℃ | 35-38 | 4-7% | S / N / H | 4.0-4.5 |
原材料及其技术条件：
硫酸镍:化学纯,六水硫酸镍含量99.5%以上；
硫酸钴：化学纯，七水硫酸钴含量99.5%以上；
金刚石微粉：粒度从320#至4800#，质量达到国家标准；
去离子水（DI水）：PH值6.5－7.5；电导率5.0us/cm以下；
悬浮剂：烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）。
上述原材料是本领域常用的组分材料，是本领域技术人员熟知的已知物质；
(2)金刚石微粉预处理：
a，将选用的金刚石微粉用50%硝酸80℃处理2小时，用以去磁去污；
b, 用DI水清洗3遍，用以去酸；
c, 用4%悬浮剂水溶液浸泡24小时，用以纯化净化颗粒均匀；
d，用DI水清洗3遍，用以保洁。
(3)金属陶瓷基体预处理：
将金属陶瓷基体按图纸加工至需要的尺寸和精度，并作严格的去污清洗(除油去污)。清洗方式与传统电镀工艺的清洗方式相同，顺序为：除油-碱蚀-酸蚀 -浸锌-预镀。
(4)将各种电铸液原材料按比例精确称重，分别加入聚丙烯材料制作的电镀槽内，给予充分搅拌，测温度、比重、PH值合格后，电铸液配制完成并做好记录。
(5)按工艺规程通电电铸。电铸时间视产品种类按工艺规定执行。
| 砂轮厚度(um) | 15-20 | 30-40 | 50-60 | 70-80 | 90-100 | 110-120 | 130-140 |
| 电铸时间(min) | 90-100 | 200-210 | 300-310 | 400-410 | 500-510 | 600-610 | 700-710 |
(6)将电铸完成的砂轮坯体取出，分别在数控磨床和数控车床上进行精确加工，以达到精度要求。
(7)检验合格后包装入库。
Claims (8)
1.一种金属陶瓷基电镀砂轮的金属基体，所述金属基体通过粉末冶金工艺制备，其特征在于，所述金属基体的组成和含量为：
铁粉 10～13%
铝粉 5～8%
铜粉 10～13%
锡粉 2～3%
镍粉 50～53%
氧化铝粉 20～23%，上述百分数为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述铁粉的粒度为30～40微米，其中铁含量大于等于99%。
3.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述铝粉的粒度为30～40微米，其中铝含量大于等于99%。
4.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述铜粉的粒度为30～40微米，其中铜含量大于等于99.6%。
5.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述锡粉的粒度为30～40微米，其中锡含量大于等于99%。
6.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述镍粉的粒度为30～40微米，其中镍含量大于等于99%。
7.根据权利要求1所述的金属基体，其特征在于：所述氧化铝粉的粒度为30～40微米，其中氧化铝含量大于等于99%。
8.一种金属陶瓷基电镀砂轮，包括权利要求1～7中任意一种金属陶瓷基体和设置在金属陶瓷基体外层的磨削层，所述磨削层为金刚石/镍复合镀层。
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