CN107855954A - 一种使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法，该方法包括：1)将磨盘基体进行预处理，得到预处理后的磨盘基体；2)设计超硬磨料颗粒的有序排布图案，并将图案形成在菲林胶片上，得到有排布图案的菲林胶片；3)在暗室中，在预处理后的磨盘基体上涂覆感光胶；4)在暗室中，将有排布图案的菲林胶片贴于步骤3)所得磨盘基体上，经曝光、显影，得到工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体；5)将步骤4)所得基体于含有超硬磨料颗粒的镀液中电镀，或者是将步骤4)所得基体置于镀液中，将超硬磨料颗粒置于磨盘基体的工作面上实施电镀操作，得到上好砂的磨盘镀件；6)将所得上好砂的磨盘镀件除去外围浮砂，进行加厚镀，即得。

Description

一种使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法

技术领域

本发明涉及磨盘的制备方法，一种使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法。

背景技术

金刚石钻、切、磨等制品是世界公认的高效、高精、节能、环保型工具。而金刚石磨具在金刚石制品中占有相当大的比重和份额，按照制作方法可以将金刚石磨具分为电镀磨具、烧结磨具等，电镀磨具制作工艺简单、投入成本少、磨削效率高，深受用户青睐。

目前，市场上销售的金刚石电镀磨具大多为整面电镀金刚石颗粒的制品，此类电镀磨具，在磨削的过程中容易导致磨屑堆积和堵塞现象，影响磨削锋利度。近年来，已有研究表明通过将单颗粒金刚石在磨具磨削面上进行有序排布来解决磨屑的堆积和堵塞问题，具体如公开号为CN101596749A和CN104646418A的发明专利。但现有这些金刚石颗粒的有序排布方法较为繁琐，实现较为困难，且生产效率低下，不适合工业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、生产效率高的使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法，采用该排序方法制得的磨盘排屑能力强，散热效果好。

本发明所述的使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法，包括以下步骤：

1)将磨盘基体进行预镀、打磨、除油处理，得到预处理后的磨盘基体；

2)设计超硬磨料颗粒的有序排布图案，根据磨盘磨削工作面的形状选择大小相应的菲林胶片，然后将设计好的有序排布图案形成在菲林胶片上，得到有排布图案的菲林胶片；

3)在暗室中，在预处理后的磨盘基体上涂覆感光胶，干燥，得到涂覆有感光胶的磨盘基体；

4)在暗室中，将有排布图案的菲林胶片贴于涂覆有感光胶的磨盘基体的涂覆有感光胶的一面上，之后置于紫外线下曝光，再显影，得到工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体；

5)所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体经过常规镀前处理后置于含有超硬磨料颗粒的镀液中进行电镀；或者是将所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体经过常规镀前处理后置于镀液中，采用埋砂法将超硬磨料颗粒置于磨盘基体的磨削工作面上，同时实施电镀操作，得到上好砂的磨盘镀件；

6)将所得上好砂的磨盘镀件除去外围浮砂，进行加厚镀，即得到超硬磨料颗粒在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘。

本发明所述方法的步骤1)中，对磨盘基体进行预镀、打磨、除油处理的具体操作与现有技术相同，优选如下：

预镀：先将磨盘基体进行常规去油、除锈和活化处理后，采用瓦特镀镍溶液进行预镀，电流密度为0.5～10A/dm²，电镀时间为5～30min，在基体表面成一层厚度为5～25μm的预镀层。该工序可增加与后续复合电镀工作层的结合强度。

打磨：用60～800目普通磨料砂纸打磨预镀好的磨盘基体的工作层表面，使其表面产生均匀、细微的磨削痕迹，增大绝缘层(即后续因涂覆感光胶形成的感光胶层)与基体之间的结合力。砂纸粒度可根据基体材料厚度和硬度来确定。

脱酯除油处理：用洗洁精与水按1：15-25的体积混合，所得混合液喷洒于基体上，然后用刷子进行刷洗，最后自来水冲洗干净。

本发明所述方法的步骤2)中，采用现有常规方法(如图片打印)在菲林胶片上形成超硬磨料颗粒的有序排布图案。

本发明所述方法的步骤3)中，所述的感光胶为具有耐酸、耐碱及耐高温性能的感光胶，优选选用村上感光胶。可采用现有常规用具将感光胶涂覆于预处理后的磨盘基体上，如采用刮斗或上浆器将感光胶均匀涂布于处理后的磨盘基体上，可通过涂覆的次数来控制感光胶(在干燥后即成为绝缘层)的厚度，优选控制感光胶的厚度范围为10～100μm。该步骤中，在涂覆好感光胶后，可待其自然晾干，为了加快干燥速度，优选干燥在≤40℃的条件下进行，更优选是用低于40℃的热风对其进行干燥。干燥需要在暗室中进行。

本发明所述方法的步骤4)中，曝光的时间根据感光胶的厚度、紫外灯的功率等进行确定，当感光胶的厚度为10～100μm、紫外灯的功率为2000～3000W时，曝光的时间为≥10s，优选为1～20min，优选为1～10min。

本发明所述方法的步骤4)中，显影的操作与现有技术相同，具体的，可以是将曝光后的磨盘基体浸泡在清水中1～10min，取出，然后用高压水枪水雾状冲磨盘基体上涂覆有感光胶的一面，直至所有图案显影清晰为止，此时，有序排布磨削单元处没有残留感光胶，其余不镀超硬磨料部位的感光胶也不剥离或脱落。将显影清晰的磨盘基体晾干后用于后续操作，具体可以采用低于40℃的热风对基体进行干燥。

本发明所述方法的步骤5)中，所述的常规镀前处理包括将工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体安装夹具(安装夹具即可实现对除所需电镀的其它部分基体表面进行屏蔽)等操作。

本发明所述方法的步骤5)中，当超硬磨料颗粒的粒度为细于400目时，通常是将超硬磨料颗粒按设计浓度要求置于镀液中混匀，再将所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体经过常规镀前处理后置于上述含有超硬磨料颗粒的镀液中进行电镀(此为落砂法)，以得到上好砂的磨盘镀件。所述镀液的配方以及超硬磨料颗粒在镀液中的浓度可根据具体磨削的对象进行常规配制和设定。当超硬磨料颗粒的粒度为400目以粗时，通常是将所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体经过常规镀前处理后置于镀液中，采用埋砂法将超硬磨料颗粒置于磨盘基体的工作面上，同时实施电镀操作，得到上好砂的磨盘镀件。

本发明所述方法的步骤6)中，用现有常规方法对上好砂的砂盘镀件除去外围浮砂；该步骤中，所得上好砂的磨盘镀件除去外围浮砂后进行加厚镀时，所用镀液的组成及电镀工艺均与现有技术相同。

本发明所述方法中，所述的超硬磨料颗粒可以是金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒，也可以是它们二者以任意比例的组合。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、通过将设计好的有序排布图案形成在菲林胶片，并在磨盘基体表面涂覆感光胶，然后将有排布图案的菲林胶片贴在磨盘基体的感光胶表面上，再进行曝光、显影，通过紫外线固化绝缘胶中的光敏剂，曝光后用水冲掉菲林胶片上图案挡住部位上的感光胶，而其它未被图案挡住部位的感光胶则残留在磨盘基体的预镀层上，所得的基体再置于含有超硬磨料颗粒的镀液中进行电镀时，超硬磨料颗粒则可直接、快速地镀于磨盘基体上没有感光胶部位的预镀层上，而磨盘基体上有感光胶部位的预镀层上则因绝缘的关系不能镀上超硬磨料颗粒，因而形成磨屑的排屑通道，有利于冷却液进入磨削界面，散热效果大幅提升，而且提高了排屑能力和工件加工质量；与现有技术中单颗粒磨料的有序排布方法相比，工艺简单，生产效率高；有效解决了现有整面电镀超硬磨料颗粒技术中的磨屑堆积和堵塞现象。

2、通过设计排屑通道，在利于冷却液进入磨削界面以更好的散热、解决磨屑堆积和堵塞现象的同时，有效节约超硬磨料颗粒的用量，一般情况下，较现有整面电镀超硬磨料颗粒技术相比，减少超硬磨粒颗粒用量10～60％，节约成本30％以上。

附图说明

图1为磨盘磨削工作面设计的超硬磨料颗粒的有序排布图案的示意图；

图2为按本发明所述排布方法得到的超硬磨料颗粒在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘的剖面示意图。

图中标号为：

1基体；2预镀层；3感光胶层；4磨削工作层；5超硬磨料颗粒；6排屑槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

如图2所示，一种超硬磨料颗粒在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘，包括基体1，在基体1上设置有预镀层2，预镀层2上设置有磨削工作层4和感光胶层3，其中磨削工作层4和感光胶层3沿磨盘的外周面向其轴心方向呈环形间隔设置，所述磨削工作层4中含有超硬磨料颗粒5，所述感光胶层3的高度低于所述磨削工作层4，所述相邻两个磨削工作层4和置于相邻两个磨削工作层4之间的感光胶层3的顶部端面构成了供磨屑排出的排屑槽6，设置在预镀层2上的各磨削工作层4共同组成磨盘的磨削工作面。

上述超硬磨料颗粒在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘的制备方法，包括以下步骤：

1)将磨盘基体1按下述工艺进行预镀、打磨、除油处理，得到预处理后的磨盘基体1；

预镀：先将磨盘基体1进行常规去油、除锈和活化处理后，采用瓦特镀镍溶液(组成为：硫酸镍320g/L、氯化镍34g/L、硼酸32g/L)进行预镀，电流密度为10A/dm²，电镀时间为45min，在基体1表面成一层厚度为80μm的预镀层2；

打磨：用60～800目普通磨料砂纸打磨预镀好的磨盘基体1的工作层表面，使其表面产生均匀、细微的磨削痕迹，增大绝缘层(即后续因涂覆感光胶形成的感光胶层3)与基体1之间的结合力；

脱酯除油处理：用洗洁精与水按1：20的体积混合，所得混合液喷洒于基体1上，然后用刷子进行刷洗，最后自来水冲洗干净。

2)根据磨盘磨削工作面的形状、要加工的对象以及磨削效率设计超硬磨料颗粒5的有序排布图案，如图1所示，其中，磨削圆点呈环形周向均匀分布，圆点的直径大小为5mm，相邻两圆点之间的间距为2mm，相邻两个环形圆点排列的圆圈的间距为2mm；根据磨盘磨削工作面的形状选择大小相应的菲林胶片，然后将设计好的有序排布图案用现有常规方法形成在菲林胶片上，得到有排布图案的菲林胶片；

3)在暗室中，用上浆器将感光胶(村上感光胶，型号为XL)均匀涂布于处理后的磨盘基体1上(涂覆在磨盘基体1经过打磨的那一面)，控制感光胶的厚度为100μm，然后用低于40℃的热风对其进行干燥，得到涂覆有感光胶的磨盘基体1；

4)在暗示中，将有排布图案的菲林胶片紧贴于涂覆有感光胶的磨盘基体1的涂覆有感光胶的一面上，用粘胶带固定，之后置于3000W紫外灯下曝光5min，将曝光后的磨盘基体1浸泡在清水中10min，取出，然后用高压水枪水雾状冲磨盘基体1上涂覆有感光胶的一面，直至所有图案显影清晰为止，此时，有序排布磨削单元处没有残留感光胶，其余不镀超硬磨料部位的感光胶也不剥离或脱落；用低于40℃的热风对显影后的磨盘基体1进行干燥，得到工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体1；

5)将所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体1安装夹具，然后置于含有超硬磨料颗粒5的镀液(镀液的组成为：硫酸镍330g/L、氯化镍45g/L、硼酸42g/L，超硬磨粒在镀液中的浓度为1克拉/L)中进行电镀，电流密度为0.8A/dm²，电镀时间为30min，得到上好砂的磨盘镀件；

6)将所得上好砂的磨盘镀件除去外围浮砂，置于镀液(镀液的组成为：硫酸镍330g/L、氯化镍45g/L、硼酸42g/L、光亮剂0.2g/L)中进行加厚镀(电流密度为2.0A/dm²，电镀时间为30min)，即得到超硬磨料颗粒5在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘；本实施例中，所述的超硬磨料颗粒5为800目的金刚石颗粒。

实施例2

重复实施例1，不同的是：

制备方法的步骤3)中，感光胶采用型号为AD20的村上感光胶，控制感光胶的涂覆厚度为50μm。

制备方法的步骤4)中，曝光时是在2000W紫外灯下曝光1min。

Claims (6)

1.一种使超硬磨料颗粒在磨盘中有序排布的方法，包括以下步骤：

1)将磨盘基体(1)进行预镀、打磨、除油处理，得到预处理后的磨盘基体1；

2)设计超硬磨料颗粒(5)的有序排布图案，根据磨盘磨削工作面的形状选择大小相应的菲林胶片，然后将设计好的有序排布图案形成在菲林胶片上，得到有排布图案的菲林胶片；

3)在暗室中，在预处理后的磨盘基体(1)上涂覆感光胶，干燥，得到涂覆有感光胶的磨盘基体(1)；

4)在暗室中，将有排布图案的菲林胶片贴于涂覆有感光胶的磨盘基体(1)的涂覆有感光胶的一面上，之后置于紫外线下曝光，再显影，得到工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体(1)；

5)所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体(1)经过常规镀前处理后置于含有超硬磨料颗粒(5)的镀液中进行电镀；或者是将所得工作面上具有清晰排布图案的磨盘基体(1)经过常规镀前处理后置于镀液中，采用埋砂法将超硬磨料颗粒(5)置于磨盘基体(1)的磨削工作面上，同时实施电镀操作，得到上好砂的磨盘镀件；

6)将所得上好砂的磨盘镀件除去外围浮砂，进行加厚镀，即得到超硬磨料颗粒(5)在磨盘磨削工作面上有序排布的磨盘。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，感光胶的涂覆厚度为10～100μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，干燥在≤40℃的条件下进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，曝光的时间为≥10s。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)中，曝光的时间为1～20min。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于：所述的超硬磨料颗粒(5)为金刚石颗粒和/或立方氮化硼颗粒。