專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多孔拋磨工具的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋磨工具的制備方法，特別是多孔鎳基拋磨工具的制備方法。
背景技術(shù)：
磨削過(guò)程在機(jī)械加工中占據(jù)了重要的地位，拋磨工具被大量應(yīng)用到磨削過(guò)程中。 拋磨工具生產(chǎn)過(guò)程中，需要控制磨具的強(qiáng)度，磨料的密度和磨具的氣孔率。磨削工具中孔隙存在有容屑排屑和導(dǎo)通冷卻液的作用。微粉磨料用作拋磨材料通常用有以下幾種方式(1)自由磨削拋磨材料拋光膏是將微粉金剛石等投入到分散劑中，均勻分散制得穩(wěn)定拋光材料。拋光膏使用過(guò)程中，存在磨料利用率低，拋光效果不均勻，難以加工復(fù)雜形狀等缺點(diǎn)。(2)固結(jié)拋磨工具將磨料微粉和陶瓷、金屬或樹(shù)脂粉混合，用燒結(jié)或相應(yīng)熱處理工藝固結(jié)而形成了拋磨工具。但是，這些制造方法，磨料粉分布不均勻，氣孔率無(wú)法控制，也影響了拋磨的效果和效率。另外，燒結(jié)溫度過(guò)高還可能影響磨料的強(qiáng)度。傳統(tǒng)的磨削工具難以實(shí)現(xiàn)大氣孔、大氣孔率和適當(dāng)強(qiáng)度同時(shí)具備。目前公認(rèn)的造孔方法有加入造孔劑，通過(guò)燒損造孔劑后來(lái)獲得相應(yīng)的孔隙。它雖然具有較高的均勻性和比率可調(diào)，但不適合于非燒結(jié)工具。其它工具的制造方法，孔隙大小和孔隙率也難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可控制氣孔大小、提高氣孔率、磨料均勻分布的金剛石拋磨工具的制備方法。本發(fā)明主要以泡沫鎳為基本骨架，采用反復(fù)電泳微粉磨料和化學(xué)鍍覆鎳磷合金的方法。本發(fā)明的制備方法如下 一、電泳沉積
1、懸浮液的制備
(1)主要原料有乙醇、0. 1 5mm微粉金剛石和十二烷基苯磺酸鈉，其用量為每升乙醇中加入1 50g微粉金剛石、0. 5 Ig十二烷基苯磺酸鈉。微粉金剛石可以由等量0. 1 5mm的微粉立方氮化硼，剛玉微粉，碳化硅微粉等代替。(2)將微粉金剛石分散在乙醇中，加入十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，提高其分散液穩(wěn)定性；超聲振蕩10 30分鐘，振動(dòng)頻率為40 100kHz，功率60 200W，得到穩(wěn)定的懸浮液。2、電泳沉積
以泡沫鎳片作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中。正負(fù)極板之間距離為lcm，正負(fù)極板電場(chǎng)為10 lOOV/cm，電泳沉積時(shí)間為1 10分鐘。將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70°C干燥10分鐘。二、化學(xué)鍍覆
1、化學(xué)鍍鎳鍍液的濃度為每升鍍液中含氯化鎳80 100克、次亞磷酸鈉20 40克、氯化銨140 160克，用水合氨調(diào)節(jié)pH值為7 8。2、利用恒溫水浴使鍍液溫度保持在75 85°C，將上述經(jīng)過(guò)電泳的泡沫鎳懸空浸泡入上述鍍液中，化學(xué)鍍時(shí)間維持3 5小時(shí)后，取出泡沫鎳片洗凈真空干燥，
三、退火處理
在250 300°C退火處理2 4小時(shí)，消除化學(xué)鍍層應(yīng)力，鎳層增重達(dá)到80 100%。四、重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍覆和退火處理過(guò)程4 10次，分別使微粉金剛石和鎳復(fù)合涂層增重達(dá)到300% 800%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、工藝簡(jiǎn)單易于操控，制備的金剛石/鎳拋磨工具的孔隙率高且磨料分布均勻，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，適合于批量工業(yè)生產(chǎn)。2、拋磨片拋光去除率提高了 45%以上，微粉金剛石拋光消耗減少了 20 50%。


圖1是鍍覆前的泡沫鎳結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖2是實(shí)施例1制得的微粉金剛石和鎳復(fù)合拋磨工具表面的掃描電鏡圖； 圖3是實(shí)施例1制得的微粉金剛石和鎳復(fù)合拋磨工具斷面的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將20克Imm的微粉金剛石分散在一升乙醇中，加入1克的十二烷基苯磺酸鈉，超聲振蕩20分鐘，振動(dòng)頻率為40kHz，功率120W，得到穩(wěn)定的懸浮液。將泡沫鎳片(如圖1所示)作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中。正負(fù)極板之間距離為1cm，極板間加50V電壓， 電泳沉積時(shí)間為4分鐘。將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70°C干燥10分鐘。 利用恒溫水浴，使?jié)舛葹槊可然?0g、次亞磷酸鈉30g、氯化銨150g，用水合氨調(diào)節(jié)pH 值為8的化學(xué)鍍液溫度保持在80°C，將上述泡沫鎳懸空在化學(xué)鍍液中，化學(xué)鍍時(shí)間維持4小時(shí)后，取出泡沫鎳片洗凈真空干燥，在300°C下退火3小時(shí)，鎳層增重達(dá)到90%。然后，重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍和退火處理過(guò)程10次，使泡沫鎳增重800%，烘干即得到拋磨片。如圖 2和圖3所示，金剛石在鍍層中分布均勻，拋磨工具孔隙的大小均一。用此拋磨片磨削拋光陶瓷地磚，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，拋磨時(shí)間20分鐘。同1 2mm的金剛石拋光膏對(duì)比，拋磨片拋光去除率提高了 60%，微粉金剛石拋光消耗減少了 50%。實(shí)施例2
將50克(Imm)微粉金剛石分散在1升乙醇中，加入0. Sg的十二烷基苯磺酸鈉，超聲振蕩30分鐘，振動(dòng)頻率為60kHz，功率200W，得到穩(wěn)定的懸浮液。將泡沫鎳片作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中。正負(fù)極板之間距離為1cm，極板間加IOV電壓，電泳沉積時(shí)間為1分鐘。將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70°C干燥10分鐘。利用恒溫水浴，使?jié)舛葹槊可然?0g、次亞磷酸鈉40g、氯化銨140g，用水合氨調(diào)節(jié)pH值為7的化學(xué)鍍液溫度保持在85°C，將上述泡沫鎳懸空在化學(xué)鍍液中，化學(xué)鍍時(shí)間維持5小時(shí)后，取出泡沫鎳片洗凈真空干燥，在250°C下退火4小時(shí)，鎳層增重達(dá)到100%。然后，重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍和退火處理過(guò)程7次，使泡沫鎳增重500%。烘干即得到拋磨片。
用此拋磨片磨削拋光陶瓷地磚，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，拋磨時(shí)間30分鐘。同1 2mm的金剛石拋光膏對(duì)比，發(fā)現(xiàn)拋磨片拋光去除率提高了 50%，微粉金剛石拋光消耗減少了 20%。實(shí)施例3
將1克(Imm)微粉金剛石分散在1升乙醇中，加入0. 5克的十二烷基苯磺酸鈉，超聲振蕩10分鐘，振動(dòng)頻率為100kHz，功率60W，得到穩(wěn)定的懸浮液。將泡沫鎳片作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中。正負(fù)極板之間距離為1cm，極板間加100V電壓，電泳沉積時(shí)間為10分鐘。將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70°C干燥10分鐘。利用恒溫水浴，使?jié)舛葹槊可然?00g、次亞磷酸鈉20g、氯化銨160g，用水合氨調(diào)節(jié)pH值為 7. 5的化學(xué)鍍液溫度保持在75°C，將上述泡沫鎳懸空在化學(xué)鍍液中，化學(xué)鍍時(shí)間維持3小時(shí)后，取出泡沫鎳片洗凈真空干燥，在270°C下退火2小時(shí)，鎳層增重達(dá)到80%。然后，重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍和退火處理過(guò)程4次，使泡沫鎳增重300%，烘干即得到拋磨片。用此拋磨片磨削拋光陶瓷地磚，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，拋磨時(shí)間30分鐘。同1 2mm的金剛石拋光膏對(duì)比，發(fā)現(xiàn)拋磨片拋光去除率提高了 45%，微粉金剛石拋光消耗減少了 30%。
權(quán)利要求
1.一種多孔拋磨工具的制備方法，其特征在于(1)電泳沉積①懸浮液的制備a、主要原料有乙醇、0.1 5mm微粉金剛石和十二烷基苯磺酸鈉，其用量為每升乙醇中加入1 50g微粉金剛石、0. 5 Ig十二烷基苯磺酸鈉；b、將微粉金剛石分散在乙醇中，加入十二烷基苯磺酸鈉，超聲振蕩10 30分鐘，振動(dòng)頻率為40 100kHz，功率60 200W，得到穩(wěn)定的懸浮液；②電泳沉積以泡沫鎳片作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中，正負(fù)極板之間距離為1cm，正負(fù)極板電場(chǎng)為10 lOOV/cm，電泳沉積時(shí)間為1 10分鐘，將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70°C干燥10分鐘；(2)化學(xué)鍍覆①化學(xué)鍍液的濃度為每升鍍液中含氯化鎳80 100克、次亞磷酸鈉20 40克、氯化銨140 160克，用水合氨調(diào)節(jié)pH值為7 8 ；②用恒溫水浴使鍍液溫度保持在75 85°C，將上述經(jīng)過(guò)電泳的泡沫鎳懸空浸泡入上述化學(xué)鍍液中，化學(xué)鍍時(shí)間維持3 證后，取出泡沫鎳片洗凈真空干燥；(3)在250 300°C退火處理2 4h，鎳層增重達(dá)到80 100% ；(4)重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍覆和退火處理過(guò)程4 10次，使微粉金剛石鎳復(fù)合涂層增重達(dá)到300% 800%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔拋磨工具的制備方法，其特征在于微粉金剛石可以由等量的0. 1 5mm微粉立方氮化硼，剛玉微粉，碳化硅微粉等代替。
全文摘要
一種多孔拋磨工具的制備方法，主要是用乙醇、微粉金剛石和十二烷基苯磺酸鈉，超聲振蕩，得到懸浮液；以泡沫鎳片作為正極，鎳片作為負(fù)極，放入上述懸浮液中，電泳沉積1～10分鐘，將沉積上金剛石微粉的泡沫鎳放入真空烘箱中70℃干燥10分鐘；再將其懸空浸泡入鎳化學(xué)鍍液中，3～5h后取出泡沫鎳片洗凈真空干燥，在250～300℃退火處理2～4h消除應(yīng)力，鎳層增重達(dá)到80～100%。重復(fù)上述電泳沉積、化學(xué)鍍覆和退火處理過(guò)程4～10次，使微粉金剛石鎳復(fù)合涂層增重達(dá)到300%～800%。本發(fā)明制備的拋磨工具氣孔率均勻可控，為制備大氣孔、大氣孔率的拋磨工具提供了可能；磨料分布均勻，提高了拋磨過(guò)程中磨料的使用效率。
文檔編號(hào)C23C18/36GK102517580SQ20111041549
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者王艷輝, 臧建兵, 黃浩 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)