[發(fā)明專利]一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110169864.6
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113319749B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 黃鈺彬;毛聰;唐偉東;魏吉雙;湯愛民;胡永樂;黃家浩;曹耀強
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法，該砂輪包含輪轂(1)、Ni層(2)、CrAlN層(3)、Cr-C層(4)和CBN磨粒(5)，其中Ni層(2)、CrAlN層(3)和Cr-C層(4)是結合劑；其特征在于，具體制備步驟如下：

步驟一，砂輪鍍前處理：對輪轂(1)進行拋光、除銹，在輪轂(1)非工作面上涂覆絕緣漆；

步驟二，預鍍Ni層(2)：將輪轂(1)置于鎳鍍液中，在工作面上預鍍厚度為2～3μm的Ni層(2)；

步驟三，植入CBN磨粒(5)：將CBN磨粒(5)植在預鍍Ni層(2)上，繼續(xù)電鍍厚度為8～30μm的Ni層(2)，固定CBN磨粒(5)；

步驟四，沉積過渡層CrAlN層(3)：將樣品放在中頻磁控濺射爐內，設定合適的工藝參數，并通過改變沉積溫度沉積2～5層CrAlN層(3)，每層厚度為5～20μm；CrAlN層(3)的硬度呈梯度分布，由里及表硬度逐層增大，最里層CrAlN層(3)的硬度與其下面Ni層(2)的硬度接近，從而有效避免了CrAlN層(3)與Ni層(2)結合面因硬度突變而導致脫層的問題；由于Al原子與Ni原子形成了AlNi和AlNi₃化合物，進一步提高了CrAlN層(3)與Ni層(2)的結合性能；CrAlN層(3)與同樣具有N元素的CBN磨粒(5)親和力強，使得CrAlN層(3)對CBN磨粒(5)的包覆力增大；

步驟五，電鍍Cr-C層(4)：將樣品放入Cr³⁺鍍液中，在CrAlN層(3)表面上電鍍Cr-C層(4)，厚度為15～60μm；CrAlN層(3)和Cr-C層(4)均含有Cr元素，二者形成了化學鍵，使得CrAlN層(3)與Cr-C層(4)緊密結合，從而有效避免了砂輪后續(xù)磨削過程中Cr-C層(4)結合劑的剝落；最外層CrAlN層(3)與Cr-C層(4)的硬度接近，從而使得低硬度Ni層(2)、CrAlN層(3)和高硬度Cr-C層(4)三者的硬度平滑過渡，實現了復合鍍層各界面的緊密結合；

步驟六，退火處理：將樣品在600℃下退火30min，從而制成了CBN磨粒(5)出刃高度達到其自身粒徑60％～70％的復合鍍層超硬砂輪；由于Cr-C層(4)中出現Cr₇C₃、Cr₂₃C₆和Cr₂O₃的析出使得其硬度增大，有利于提高砂輪后續(xù)磨削過程中Cr-C層(4)結合劑的抗磨損能力；退火處理時，CBN磨粒(5)/Cr-C層(4)界面處于高溫狀態(tài)，CBN磨粒(5)的N元素和B元素分別會與Cr-C層(4)的Cr元素發(fā)生化學反應，并生成CrN和CrB₂難熔化合物，實現了CBN磨粒(5)與Cr-C層(4)的化學鍵合，使得CBN磨粒(5)在后續(xù)磨削過程中不易脫落，提高了磨料利用率；

所述的CBN磨粒(5)粒徑為100～500μm；所述的Cr³⁺鍍液成分為：200～220g/L的CrCl₃·6H₂O，8～12g/L的CHCOOH，10～15g/L的H₃BO₃，15～20g/L的NH₄Br，25～30g/L的NaCl；電鍍參數為：pH值1～1.5，室溫，陰極電流密度20～25A/dm²。

2.根據權利要求1所述的一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法，其特征在于：所述的中頻磁控濺射時合適的工藝參數為：工作氣體為氬氣且流量為250～300sccm，反應氣體為氮氣且流量為250～300sccm，純度均為99.99％；沉積溫度為100～200℃，工作氣壓為0.8～1Pa，爐內真空度為6×10^-4～8×10^-4Pa，基底偏壓為150～200V，濺射電流為40～50A。