[发明专利]一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料制品技术领域，具体涉及一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮。

背景技术

电镀金刚石砂轮是用电沉积的方法制作的金刚石砂轮，砂轮工作层含有金刚石磨料、金属镀层，金刚石磨料被金属镀层固结在基体上。电镀过程中，金属离子不断在阴极表面析出，磨料置于阴极表面，逐渐被沉积的金属镀层所包镶；经过增厚步骤，最终将金刚石固定在基体上，形成具有磨削功能的复合镀层，即制得电镀金刚石砂轮。电镀金刚石砂轮具有单层磨料结构，磨削过程中“刀刃”直接接触工件表面，磨削锋利，加工效率高。

采用传统方法制造电镀金刚石砂轮需要经历预镀、上砂、加厚三个电镀工序，其中上砂是最重要的工序。目前，电镀金刚石砂轮的上砂方式主要有撒砂法和埋砂法。撒砂法是将砂轮基体表面朝上置于镀液中，用小勺或移液管将砂撒在上面，要撒得薄而均匀，厚度一般1-2mm即可；如果是圆弧面或不只一个镀面，则上完一个面后转动一定角度继续上砂。对于粒径较粗的金刚石磨料，撒砂法每次只能给基体所需要电镀的一部分区域上砂。待这部分区域上砂完毕，将砂轮基体上下翻转和轴向转动以更换另一部分区域上砂。期间需要数次卸砂，而且翻转的时候可能会使基体暴露在空气中，其表面会生成极薄的氧化膜，从而导致砂轮在磨削工作过程中产生“脱皮”的现象。埋砂法适合小而简单的工件，是将砂轮基体不镀部位绝缘，需镀部位埋在金刚石磨料中。埋砂法要求的电流密度小，上砂固结慢，耗费时间长。另外，一次埋砂往往不能全部覆盖住电镀区域，需要补砂或者二次埋砂。无论采用撒砂法还是埋砂法，整个上砂过程耗费时间较长，而且上砂也不够均匀致密—有些地方稠密，有些地方稀疏。无论撒砂还是埋砂，都需要将砂轮基体反复转动、换面，在此期间阴极导线、夹具、人员操作不当等可能将磨料蹭掉，导致缺砂现象的发生。电镀金刚石砂轮还存在的问题是生产时间过长，加厚过程需耗费数小时乃至几日的时间。

另外，传统的电镀金刚石砂轮，如图1所示，包括砂轮基体1和磨料层，所述磨料层包括金刚石磨料3和金属镀层4，金属镀层4沉积在砂轮基体1的表面，将无序排列的金刚石磨料3固结在砂轮基体1表面上。电镀金刚石砂轮相比较热压烧结金属结合剂砂轮和陶瓷结合剂砂轮寿命短，磨料脱落的快，主要原因是金属镀层对金刚石磨料的把持力小、有效磨削的磨粒出刃高度小。因此，缩短电镀时间、提高镀层对磨料的把持力和有效磨削的磨粒高度是解决电镀金刚石砂轮现有问题的方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮，解决现有电镀金刚石砂轮磨料把持力小、磨料出刃高度小、使用寿命短的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种磨料有序排列的电镀金刚石砂轮，包括砂轮基体和磨料层，所述砂轮基体表面开设有有序排列的盲孔；所述磨料层包括磨料和金属镀层，磨料的根部嵌在盲孔内，金属镀层沉积在砂轮基体表面和盲孔内，用于固结磨料。

所述盲孔在砂轮基体表面规则有序排列。

所述盲孔的深度为磨料平均粒径的20％～30％，孔径为0.5mm～1.0mm。

所述盲孔的孔间距为磨料平均粒度的1～2倍。

所述金属镀层的厚度为磨料平均粒度的10％～25％。所述金属镀层的厚度为除盲孔外，砂轮基体表面的镀层厚度，不计盲孔内镀层。所述金属镀层优选为金属镍镀层。

上述电镀金刚石砂轮中，磨料为单层排列；磨料的埋入率为40％～50％。

所述磨料为金刚石磨料；所述磨料包括但不限于40/45、35/40、30/35、25/30、18/20五个粒度号的金刚石磨料。

一种上述的磨料有序排列的电镀金刚石砂轮的制备方法，包括下列步骤：

1)开孔：在砂轮基体表面开设有序排列的盲孔，得加工基体；

2)化学镀：将步骤1)所得加工基体进行化学镀，使盲孔底部和侧壁沉积金属预镀层，得预镀基体；

3)上砂：将过量的金刚石磨料置于步骤2)所得预镀基体的表面并进行滚压，使磨料下部嵌入盲孔内，得上砂基体；

4)电镀加厚：将步骤3)所得上砂基体进行活化后，置于电镀液中进行电镀，使砂轮基体表面和盲孔内沉积金属镀层，将磨料固结在盲孔内形成磨料层，即得。

步骤1)中，采用细孔放电技术在砂轮基体表面开设盲孔。细孔放电技术开设盲孔的深度为0.5mm～2.0mm。上述制备方法中，细孔放电技术可采用本领域常规的工艺和设备进行操作。