CN117682896A - 一种复合镀金刚石及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合镀金刚石生产工艺，包括表面除杂工艺、微蒸发镀钛工艺、尖端放电滚镀镍刺工艺和化学镀镍刺球工艺；采用表面裹钛后，再进行电镀和化学镀，形成粗壮的镍刺和镍球，增加其与结合剂之间的把持力，避免金刚石/CBN脱落，所得的复合镀金刚石既满足树脂结合剂的使用，又满足陶瓷、金属结合剂的使用，同时提高金刚石/CBN与结合剂之间界面结合力，与陶瓷结合剂制作的砂轮，在不影响加工效率的情况下，使用寿命提高了15％以上。
Description
技术领域
本发明涉及到金刚石/CBN磨料在树脂、陶瓷、金属结合剂方面的应用领域，特别涉及到一种复合镀金刚石及其生产工艺。
背景技术
金刚石/CBN因其硬度高，强度大，耐磨性好，常被用作磨料；但由于金刚石/CBN与结合剂粘结不牢固，需要对其表面进行处理，增大与结合剂之间的把持力；
在磨削过程中，金刚石/CBN脱落或者机械性能降低，严重影响金刚石/CBN的使用寿命。为降低金刚石/CBN的脱落率，常采用表面镀镍的方式增加金刚石/CBN与结合剂的结合度；
目前，国内常在金刚石/CBN表面镀覆粗糙的镍球，与结合剂的接触为面接触，其把持力不足，易脱落；
国外则常在金刚石/CBN表面镀覆粗糙的镍刺来增加与结合剂的把持力；但是镀镍金刚石/CBN仅适用于树脂结合剂的磨具，在热压烧结的陶瓷、金属结合剂中，镍刺被破坏，无法提高与陶瓷、金属结合剂的把持力；
通常镀覆金属采用化学镀、复合镀等方法；
化学镀，是通过氧化还原反应，在金刚石/CBN表面形成镍磷合金颗粒包裹，将多晶金刚石改性为极性，容易与结合剂粘结；但镍磷合金与多晶金刚石表面容易夹杂氢气，产生氢脆现象；
复合镀是化学镀+电镀，电镀目的是增加镍含量和镀层厚度，填补化学镀层缝隙，电镀会产生极化现象，起初电镀时，电解速度＞电镀速度，镀层分解速度快；后期电镀时，电镀速度＞电解速度，镀层增加速度快；但如果控制不合理，很容易造成化学镀层过分电解，产生漏镀，或者镀层薄厚不均；与结合剂粘结时，把持力不足，一旦结合剂侵蚀到金刚石/CBN表面，在高速切割或磨削过程中，瞬间高温导致金属与金刚石/CBN热膨胀系数不同，很容易开裂；金刚石/CBN脱落，结合剂仅与金属壳粘结，再集聚切屑，形成假性磨料，加工能力降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种复合镀金刚石及其生产工艺，采用表面裹钛后，再进行电镀和化学镀，形成粗壮的镍刺和镍球，增加其与结合剂之间的把持力，避免金刚石/CBN脱落，既满足树脂结合剂的使用，又满足陶瓷、金属结合剂的使用，同时提高金刚石/CBN与结合剂之间界面结合力，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合镀金刚石生产工艺，包括表面除杂工艺、微蒸发镀钛工艺、尖端放电滚镀镍刺工艺和化学镀镍刺球工艺；
表面除杂工艺，包括，加硫酸溶液浸泡、煮沸，过滤，烘干；
微蒸发镀钛工艺，包括，按比例制备金刚石/CBN和钛粉混合物，500℃-775℃蒸发镀钛0.5-1.5h，降温后过筛，得到镀钛金刚石/CBN；
尖端放电滚镀镍刺工艺，包括，镀液和镀钛金刚石/CBN装瓶滚镀，得到镀镍刺的金刚石/CBN；
化学镀镍刺球工艺，包括，对镀镍刺的金刚石/CBN敏化、活化、还原，镀液浸泡化学镀，得到镀镍球刺的金刚石/CBN。
作为本发明的一种优选技术方案，所述尖端放电滚镀镍刺工艺的镀液包括硫酸镍250g/L、氯化镍35g/L、硼酸30-40g/L、十六烷基溴化铵0.2-0.6g/L，PH值为5-5.5，滚镀转速10-25r/min，温度80℃-85℃，电压5-10V，电流1-5A逐步增加再降低，滚镀时间6-18h。
作为本发明的一种优选技术方案，所述化学镀镍刺球工艺中的敏化、活化、还原依次为，将镀镍刺的金刚石/CBN加入到0.5g/L的氯化亚锡溶液中，敏化15min，水洗2次；加入0.5g/L的氯化钯溶液中，活化30min，水洗；加入25g/L的次亚磷酸钠溶液中，还原30min。
作为本发明的一种优选技术方案，所述化学镀镍刺球工艺中的镀液包括硫酸镍40g/L，柠檬酸钠15g/L，醋酸钠23g/L，次亚磷酸钠56g/L，硫代硫酸钠0.2g/L，十六烷基溴化铵0.1g/L；镀液温度80-85℃；pH5-5.5；时长1-6h。
本发明还提供了采用上述生产工艺生产得到的复合镀金刚石。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本复合镀金刚石及其生产工艺采用稀硫酸煮沸金刚石的方法，有效去除其表面杂质，相较于硝酸、盐酸，硫酸具有更强的渗透性，同时多晶金刚石在常温常压下不稳定，会自发缓慢的转变为石墨相，而硫酸对石墨具有较好的浸润性，从而保证金刚石表面洁净度；
采用微蒸发镀钛的方式，在精钢石/CBN表面形成TiC，具有较高的界面结合强度，TiC对金刚石/CBN包裹后，因钛导热性优于金刚石/CBN，能够降低金刚石石墨化概率，和避免CBN逆转为HBN；同时钛具有较好的耐电腐蚀性，有利于滚镀尖端放电，在金刚石棱角处形成镍刺，不会造成金刚石/CBN表面电解漏镀；
采用尖端放电镀镍刺工艺，利用尖端放电效应，优先在金刚石/CBN棱角处生长镍刺；
采用化学镀镍刺球工艺，在生成镍刺的金刚石/CBN表面进行化学镀，因金刚石/CBN表面积大于镍刺面积，通过控制还原速度，优先在金刚石/CBN表面生长镍球；同时增加镍刺的截面直径，最后得到带有镍刺球的金刚石/CBN，在热压成型过程中，有效降低镍刺断裂几率，使镍刺能够嵌入结合剂内，有效提升把持力；
在使用过程中，通过调控尖端放电镀镍刺工艺和化学镀镍刺球工艺的比例，改变镍刺和镍球的比例，平衡生产成本和金刚石/CBN与结合剂的把持力需求，满足树脂、陶瓷、金属粘结剂磨具的多种使用需求。
使用该工艺进行镀镍，过程中涉及到的钛粉、滚镀液、化学镀液可重复使用，无重金属排放，显著降低生产成本；
采用本工艺生产的复合镀金刚石制作陶瓷结合剂砂轮，在不影响加工效率的情况下，使用寿命提高了15％以上。
附图说明
图1为本发明尖端放电镀镍刺后产品；
图2为本发明化学镀镍刺球后产品；
图3为本发明化学镀镍刺球后单体电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供一种技术方案：一种复合镀金刚石及其生产工艺，包括表面除杂工艺、微蒸发镀钛工艺、尖端放电滚镀镍刺工艺和化学镀镍刺球工艺；
(1)金刚石/CBN粒度40-500μm，用10％硫酸煮沸30min除杂后，干燥备用；
(2)金刚石/CBN与钛粉按照质量比4：1-3的配比混合均匀，钛粉粒度50-280μm，放入真空微蒸发镀钛腔体中，775℃，蒸发镀钛1h，降温后过筛，得到镀钛金刚石/CBN；
(3)将金刚石/CBN装入滚镀瓶，装载量200-600g，镀液成分为硫酸镍250g/L，氯化镍35g/L，硼酸30-40g/L，十六烷基溴化铵0.2-0.6g/L；转速10-25r/min，pH控制在5-5.5，温度80-85℃，电压5-10V，电流1-5A逐步递增再降低，滚镀时间依据镍刺长短需求控制在6-18h，得到镀镍刺金刚石/CBN；
(4)将镀镍刺的金刚石/CBN水洗3-5次，备用；
(5)将金刚石/CBN加入到0.5g/L的氯化亚锡溶液中，敏化15min，水洗2次；加入0.5g/L的氯化钯溶液中，活化30min，水洗；加入25g/L的次亚磷酸钠溶液中，还原30min；
(6)进行化学镀镍，其镀液成分为硫酸镍40g/L，柠檬酸钠15g/L，醋酸钠23g/L，次亚磷酸钠56g/L，硫代硫酸钠0.2g/L，十六烷基溴化铵0.1g/L；其镀液温度80-85℃；pH5-5.5；镀镍时间依据增重不同，控制在1-6h；
(7)水洗3次，干燥，得到镀镍刺球的金刚石/CBN，增重可控20-70％；
对照组实验如下：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种复合镀金刚石生产工艺，其特征在于，包括表面除杂工艺、微蒸发镀钛工艺、尖端放电滚镀镍刺工艺和化学镀镍刺球工艺；
表面除杂工艺，包括，加硫酸溶液浸泡、煮沸，过滤，烘干；
微蒸发镀钛工艺，包括，按比例制备金刚石/CBN和钛粉混合物，500℃-775℃蒸发镀钛0.5-1.5h，降温后过筛，得到镀钛金刚石/CBN；
尖端放电滚镀镍刺工艺，包括，镀液和镀钛金刚石/CBN装瓶滚镀，得到镀镍刺的金刚石/CBN；
化学镀镍刺球工艺，包括，对镀镍刺的金刚石/CBN敏化、活化、还原，镀液浸泡化学镀，得到镀镍球刺的金刚石/CBN。
2.根据权利要求1所述的复合镀金刚石生产工艺，其特征在于：所述尖端放电滚镀镍刺工艺的镀液包括硫酸镍250g/L、氯化镍35g/L、硼酸30-40g/L、十六烷基溴化铵0.2-0.6g/L，PH值为5-5.5，滚镀转速10-25r/min，温度80℃-85℃，电压5-10V，电流1-5A逐步增加再降低，滚镀时间6-18h。
3.根据权利要求1所述的复合镀金刚石生产工艺，其特征在于：所述化学镀镍刺球工艺中的敏化、活化、还原依次为，将镀镍刺的金刚石/CBN加入到0.5g/L的氯化亚锡溶液中，敏化15min，水洗2次；加入0.5g/L的氯化钯溶液中，活化30min，水洗；加入25g/L的次亚磷酸钠溶液中，还原30min。
4.根据权利要求1所述的复合镀金刚石生产工艺，其特征在于：所述化学镀镍刺球工艺中的镀液包括硫酸镍40g/L，柠檬酸钠15g/L，醋酸钠23g/L，次亚磷酸钠56g/L，硫代硫酸钠0.2g/L，十六烷基溴化铵0.1g/L；镀液温度80-85℃；pH5-5.5；时长1-6h。
5.采用权利要求1-4任意一项生产工艺生产得到的复合镀金刚石。
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2023
- 2023-11-15 CN CN202311525353.9A patent/CN117682896A/zh active Pending
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