CN105445104A - 镀层强度检测试件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镀层强度检测试件及其制备方法以解决现有技术中难以检测镀层强度的问题。为解决该技术问题，本发明的镀层强度检测试件的两分体上开设有能实现凹凸互补插接配合的两个分体，两分体通过螺纹紧固件固连为一体而形成试件，两分体的外表面的对接处附近形成电镀区。各个分体均包括供实验机装夹的装夹段及用于实现两分体的同轴互补插接配合的插配段，由于两分体的插配段互补地插接在一起，故在内的插配段可由内而外地支撑在外的插配段，两分体的凹凸互补的插配结构更是能够将可能发生的径向位移约束到极小的范围，从而有效地避免了电镀层因承重过大和相互错动而可能造成的镀层折断，也有利于保证镀层厚度一致及实验结果准确。

Description

镀层强度检测试件及其制备方法

技术领域

本发明涉及镀层强度检测试件及其制备方法。

背景技术

超硬磨料电镀制品因其结合强度高、精度高、使用线速度高而在精密磨削中得到广泛应用，超硬磨料电镀制品主要由基体、含有超硬磨料的镀层构成。镀层与基体及超硬磨料的接触面不存在化学冶金结合，磨料只是被镀层金属机械包镶在基体上，因此磨料与基体之间不存在直接的结合力，主要依靠镀层金属与基体之间的结合作用，因此需要对电镀层强度及电镀层与基体结合强度进行检测。现有技术中常采用以下几种形式进行强度检测：

一是通过对表面镀有合金层的试件进行扭转试验，再根据合金层的破坏结果判别合金层的强度，但在实验中过程中试件表面出现多种形式的破坏，如合金层剥落、合金大片剥落、合金小片分离、局部脱裂、微裂纹、点剥落、微点剥离等现象，破坏形式的差异导致实验结果的可信度降低。

二是通过对涂有镀层的试样进行拉伸试验，这又有两种方法：其一是采用标准试样的间接测量法，即对表面镀有镀层的标准试件进行拉伸试验，再以镀前、镀后试件的破坏载荷的差值除以镀层面积来求得镀层强度，但是使用此方法时镀层面积难以准确测量，从而造成试验结果误差较大、不易得到准确数据；其二是采用镀层强度的直接测量法，采用此种方法时试件由端面贴合紧密的两个等外径的圆柱组成，其装配在螺纹心杆上，外圆柱面镀上镀层后两个圆柱连为一体，拉开镀层即可算出镀层强度。但直接测量法存在以下几方面的问题：只适用于镀层较厚的测试，不适用于超硬磨料电镀制品的测试，其适用的镀层厚度在0.6mm以上，而超硬磨料电镀制品的镀层一般在0.3mm以下，薄的甚至在0.1mm以下；圆柱装配在心杆上，其间隙一般在0.01mm以上，两个圆柱的外圆周面不易保持一致，致使镀层厚度厚薄不均；试件仅由镀层连接，能承受的力量很小因而会造成镀层易于折断，从而影响试验结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镀层强度检测试件以解决现有技术中难以检测镀层强度的问题；本发明的目的还在于提供上述试件制备的方法。

为解决该技术问题，本发明的镀层强度检测试件采用以下技术方案：

镀层强度检测试件，包括通过螺纹紧固件固定连接成试件的第一分体和第二分体，连接后两个分体外表面的对接处附近形成电镀区，所述第一分体包括前端的供实验机夹持的第一装夹段及后端的第一插配段，所述第二分体包括后端的供实验机夹持的第二装夹段及前端的第二插配段，第二插配段用于与第一插配段凹凸互补插接配合且使所述电镀区处于第一插配段、第二插配段外围的第一分体、第二分体的对接处形成的平整的外表面上，第一插配段与第二插配段插装到位后在内的插配段由内向外支撑在外的插配段。

所述第一插配段为具有外锥面的外锥段，第二插配段为供外锥段插装的内锥段，所述内锥段具有内锥面且内锥面的斜度与所述外锥面的斜度相同，内锥段的长度大于外锥段的长度以保证两分体插装配合到位后试件的外周面平整。

所述第一装夹段及第二装夹段均为与相应锥段的大径端的端面直径相同的圆柱面。

所述螺纹紧固件为穿装在两分体的轴向方向上的螺钉；所述第一分体的后端面的中部开设有沿第一分体的轴向沿伸的用于安装所述螺针的螺纹盲孔，所述第二分体的中部开有与所述螺纹盲孔同轴的以供所述螺钉插装的安装通孔，所述安装通孔为直径前小后大的台阶孔，后部的大孔供螺钉的头部沉入安装，前部的小孔供螺钉的螺杆部分穿装且其直径小于螺钉的头部的外径，大孔的孔底构成了用于挡止螺钉头的挡止面。

本发明的镀层强度检测试件的制备方法采用以下技术方案：

镀层强度检测试件的制备方法，包括以下步骤：加工凹凸互补插接配合的第一分体及第二分体，第一分体及第二分体均包括供实验机装夹的装夹段及凹凸互补插接配合的插配段；在第一分体和第二分体的插接配合的相应插配段的表面处涂脱模剂，将第一分体、第二分体通过凹凸互补的插配段插接配合，并用螺钉紧固件固定连接两个分体，两个分体的处于第一插配段、第二插配段外围的第一分体、第二分体外表面的对接处的附近形成设定的电镀区；在所述电镀区加工外表面以保证两个分体对接处的外表面平整；对电镀区进行电镀处理。

采用机加工的方法加工第一分体和第二分体，第一分体和第二分体均包括供实验机装夹的装夹段及凹凸互补插接配合的插配段；两个分体的加工中均先加工供实验机装夹的夹持端，再加工凹凸互补插接配合的插配段，最后再在两分体上加工用于连接螺纹紧固件的相应连接结构。

对电镀区进行电镀处理包括以下步骤，用有机溶剂清洗固连为一体的试件；用水清洗试件上残余的有机溶剂；对试件两端的夹持端进行绝缘处理，相应地不做绝缘处理的中间区段为需要进行电镀的电镀区；对绝缘处理后的试件进行电化学活化处理；用水清洗残余的活化试剂；再用弱腐蚀溶液溶解电镀区的氧化膜以使金属晶格露出；用水清洗试件上残余的弱腐蚀溶液；对晶格露出的电镀区进行电镀处理；清洗镀后试件并去除夹持端的绝缘层；对试件进行除氢处理以消除氢脆现象。

在试件加工完成后，还可在试件表面涂防锈油并对试件进行包装以利于对试件的存储。

对本发明的有益效果的分析：如背景技术中所提到的现有技术中的试件，其是由端面贴合紧密的两个等外径的圆柱组成，两圆柱装配在螺纹心杆上，外圆柱面镀上镀层后两个圆柱连为一体，以此测试镀层强度。但该试件对镀层的厚度有要求，不适用于镀层较薄的情况，两试件间仅由镀层连接还会因镀层承重有限导致试件折断；同时圆柱装配在心杆上，其间隙一般在0.01mm以上，两个圆柱的外圆周面不易保持一致，致使镀层厚度厚薄不均，会严重影响实验结果的准确性。

而相比于上述的现有技术，本发明的镀层强度检测试件的两分体上开设有能实现凹凸互补插接配合的两个分体，两分体通过螺纹紧固件固连为一体而形成试件，两分体的外表面的对接处附近形成电镀区。各个分体均包括供实验机装夹的装夹段及用于实现两分体的凹凸互补插接配合的插配段，由于两分体的插配段互补地插接在一起，故在内的插配段可由内而外地支撑在外的插配段，两分体的凹凸互补的插配结构更是能够将可能发生的径向位移约束到极小的范围，从而有效地避免了电镀层因承重过大和相互错动而可能造成的镀层折断，并有利于保证镀层厚度一致及实验结果准确。

附图说明

图1为本发明中镀层强度检测试件的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

镀层强度检测试件的实施例：

镀层强度检测试件结构如图1所示，包括第一分体1和第二分体2，第一分体1和第二分体2通过螺钉3固连在一起，螺钉3上还套装有平垫圈4和弹簧垫圈5以避免螺钉头直接顶压第二分体2。

第一分体1包括圆柱段构成的供万能实验机装夹的第一装夹段及固定在圆柱段后端的第一插配段（此处为外锥段11），在外锥段11的端面的中部开设有螺纹盲孔12，螺纹盲孔12沿第一分体1的轴线方向延伸。第二分体2包括圆柱段构成的第二装夹段及成型在圆柱段前端部的第二插配段（此处为内锥段21），第二插配段用于与第一插配段同轴插配；内锥段21具有内锥面，内锥面的斜度与外锥段11的斜度相同，但内锥段21的长度大于外锥段11的长度以保证两分体插配后第一分体1的后端面与第二分体2的前端面在轴向具有空隙，从而保证第一分体1与第二分体2的对接处形成平整的外圆周面。第二分体2的中部开有贯通第二分体前后两端面的安装通孔22，安装通孔22为由直径前小后大的两孔组成的阶梯孔，大孔可供螺钉的头部沉入安装，小孔可供螺钉部分穿装，小孔的直径小于螺钉3的头部的直径以使得大孔的孔底组成用于挡止螺钉头的挡止面23（本实施例中，小孔的直径与螺纹盲孔12的外径相同）。将螺钉3穿装在安装通孔22及螺纹盲孔12中实现第一分体1与第二分体2的同轴固定，为了使第二分体2受到的来自螺钉3头部的挤压力更加均匀，在螺钉3的头部与挡止面23之间装设有平垫圈4及弹簧垫圈5。

上述实施例中的镀层强度检测试件的制备方法，也即本发明的镀层强度检测试件的制备方法的实施例如下：

Step1：首先机加工第一分体和第二分体，具体步骤如下：

1）分别出加工两个圆柱体，即第一分体1和第二分体2，两个分体的相应的端部构成了供实验机装夹的装夹段；

2）在两个分体的相应的端部分别加工出斜度相同的内锥段21及外锥段11；

3）在第一分体1的后端面上加工螺纹盲孔12，在第二分体2上加工贯通第二分体前后端面的直径与螺纹盲孔12的外径相同的通孔，在第二分体2的后端面上对通孔的一部分孔段进行扩孔以将所述通孔加工为直径前小后大的阶梯孔，此阶梯孔即为安装通孔22；

4）在内、外锥段的相接触的锥面上涂脱模剂以防止接触面在后续处理中与酸碱反应，同时也防止电镀液渗入锥面而在两锥面的连接处形成会影响测试结果的镀层；

Step2：使用螺纹紧固件将第一分体、第二分体固连为一体：将平垫圈4、弹簧垫圈5套装在螺钉3上并将螺钉3穿装在安装通孔22及螺纹盲孔12中以将两分体固定为刚性的试件，内、外锥段的接合处的外周面附近为需要进行电镀的电镀区，电镀区外的区域为供万能实验机的相应夹爪装夹的装夹段；

Step3：将固定后的试件放在无心磨床上加工外圆周面上以保证试件外周面的圆柱度。

Step4：对电镀区的试件进行电镀处理，具体包括以下步骤：

1）在试件上涂有机溶剂以清理试件加工过程中的残余碎屑；

2）用水清洗试件上残余的有机溶剂；

3）对试件的两端的不需要电镀的部位（即远离两锥段的接触处）进行绝缘处理；

4）对绝缘处理后的试件进行电化学活化处理，使试件的反应活性增强；

5）用水清洗电化学活化处理后的试件；

6）使用弱腐蚀溶液溶解试件表面氧化膜使金属晶格露出；

7）再次用水清洗试件以清除试件上残余的弱腐蚀溶液；

8）对晶格露出的试件进行电镀处理；

9）对镀后的试件进行清洗并除去绝缘层；

10）对试件进行除氢处理以消除氢脆现象；

Step5：对加工完成的试件进行后续处理以利于仓储保存，具体包括：

1）在试件表面涂防锈油；

2）包装涂有防锈油的试件。

以上即完成了对镀层强度检测试件的制备，进行强度检测时只需将制备好的试件取出并置于万能试验机上，用万能试验机的第一夹爪固定第一分体的装夹段并将螺钉3由第二分体后端的通孔内拆卸撤出，再用万能试验机的第二夹爪固定第二分体的装夹段；万能试验机向上述两夹爪施力拉伸试件直至将试件拉断，记录拉断试件时所需的力即可得到涂镀在第一分体与第二分体连接处外表面上的镀层的抗拉强度。

在镀层强度检测试件的制备方法的其他实施例中，以上各步骤可以其他可达到相同效果的实施方式来替代，总结来说只需要：加工凹凸互补插接配合的第一分体及第二分体，第一分体及第二分体均包括供实验机装夹的装夹段及凹凸互补插接配合的插配段；在第一分体和第二分体的插接配合的相应插配段的表面处涂脱模剂，将第一分体、第二分体通过凹凸互补的插配段插接配合，并用螺钉紧固件固定连接两个分体，两个分体的处于第一插配段、第二插配段外围的第一分体、第二分体外表面的对接处的附近形成设定的电镀区；在所述电镀区加工外表面以保证两个分体对接处的外表面平整；对电镀区进行电镀处理。

在镀层强度检测试件的制备方法的其他实施例中，两分体加工制造中可根据实际条件选择不同的制造方法对两分体进行加工成型，相应地就会产生不同的加工工艺，但最终只要可加工出具有夹持端及可实现互补地同轴插配的插配段的两分体即可；电镀的工序顺序也可根据实际的环境进行调整以获得更加稳定的电镀层，在具体的电镀操作中有些步骤也可省略，如在文中多次提到的对电镀前试件的试剂清洗及水清洗，在实际的操作中若试件表面能保证较高的洁净度和活性也可省去电镀处理中的步骤1、2、4、5、6、7中的一个或多个。若加工完成后的试件即刻用于实验则也可不用再对试件进行后续处理，即不需要在试件表面涂防锈油及对试件进行包装。

在镀层强度检测试件的其他实施例中：所述两个分体上的装夹段也可不是圆柱段而是其他任意可满足万能实验机的装夹需要的外形；在能保证两分体连接后试件外表面平整无凹陷的情况下内锥段的长度也可与外锥段的长度相同；所述插配段也可不是斜度相同的内、外锥段，而可以是可互补的凸台和凹槽，或是球面和球形槽；在对两分体进行固定时也省去平垫圈及弹簧垫圈。

Claims (8)

1.镀层强度检测试件，包括通过螺纹紧固件固定连接成试件的第一分体和第二分体，连接后两个分体外表面的对接处附近形成电镀区，其特征在于：所述第一分体包括前端的供实验机夹持的第一装夹段及后端的第一插配段，所述第二分体包括后端的供实验机夹持的第二装夹段及前端的第二插配段，第二插配段用于与第一插配段凹凸互补插接配合且使所述电镀区处于第一插配段、第二插配段外围的第一分体、第二分体的对接处形成的平整的外表面上，第一插配段与第二插配段插装到位后在内的插配段由内向外支撑在外的插配段。

2.根据权利要求1所述的镀层强度检测试件，其特征在于：所述第一插配段为具有外锥面的外锥段，第二插配段为供外锥段插装的内锥段，所述内锥段具有内锥面且内锥面的斜度与所述外锥面的斜度相同，内锥段的长度大于外锥段的长度以保证两分体插装配合到位后试件的外周面平整。

3.根据权利要求2所述的镀层强度检测试件，其特征在于：所述第一装夹段及第二装夹段均为与相应锥段的大径端的端面直径相同的圆柱面。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种镀层强度检测试件，其特征在于：所述螺纹紧固件为穿装在两分体的轴向方向上的螺钉；所述第一分体的后端面的中部开设有沿第一分体的轴向沿伸的用于安装所述螺针的螺纹盲孔，所述第二分体的中部开有与所述螺纹盲孔同轴的以供所述螺钉插装的安装通孔，所述安装通孔为直径前小后大的台阶孔，后部的大孔供螺钉的头部沉入安装，前部的小孔供螺钉的螺杆部分穿装且其直径小于螺钉的头部的外径，大孔的孔底构成了用于挡止螺钉头的挡止面。

5.镀层强度检测试件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：加工凹凸互补插接配合的第一分体及第二分体，第一分体及第二分体均包括供实验机装夹的装夹段及凹凸互补插接配合的插配段；在第一分体和第二分体的插接配合的相应插配段的表面处涂脱模剂，将第一分体、第二分体通过凹凸互补的插配段插接配合，并用螺钉紧固件固定连接两个分体，两个分体的处于第一插配段、第二插配段外围的第一分体、第二分体外表面的对接处的附近形成设定的电镀区；在所述电镀区加工外表面以保证两个分体对接处的外表面平整；对电镀区进行电镀处理。

6.根据权利要求5所述的镀层强度检测试件的制备方法，其特征在于：采用机加工的方法加工第一分体和第二分体，第一分体和第二分体均包括供实验机装夹的装夹段及凹凸互补插接配合的插配段；两个分体的加工中均先加工供实验机装夹的夹持端，再加工凹凸互补插接配合的插配段，最后再在两分体上加工用于连接螺纹紧固件的相应连接结构。

7.根据权利要求5所述的镀层强度检测试件的制备方法，其特征在于：对电镀区进行电镀处理包括以下步骤，用有机溶剂清洗固连为一体的试件；用水清洗试件上残余的有机溶剂；对试件两端的夹持端进行绝缘处理，相应地不做绝缘处理的中间区段为需要进行电镀的电镀区；对绝缘处理后的试件进行电化学活化处理；用水清洗残余的活化试剂；再用弱腐蚀溶液溶解电镀区的氧化膜以使金属晶格露出；用水清洗试件上残余的弱腐蚀溶液；对晶格露出的电镀区进行电镀处理；清洗镀后试件并去除夹持端的绝缘层；对试件进行除氢处理以消除氢脆现象。

8.根据权利要求5所述的镀层强度检测试件的制备方法，其特征在于：在试件加工完成后，还可在试件表面涂防锈油并对试件进行包装以利于对试件的存储。