[發明專利]一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法

有效

• 申請號: 202110169864.6
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN113319749B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（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

本發明公開了一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法，該方法能夠制備出鍍層結合緊密且CBN磨料利用率高的砂輪。具體制備過程為：在砂輪輪轂外圓周面上電鍍一層Ni層并固定CBN磨粒，采用中頻磁控濺射在Ni層表面沉積2～5層CrAlN層，在最外層CrAlN層表面電鍍一層Cr?C層，最后將樣品進行退火處理以強化鍍層材料。本發明利用鍍層與鍍層之間、鍍層與CBN磨粒之間均能形成冶金化學結合的特性，而且鍍層硬度呈梯度分布，解決了鍍層與鍍層之間結合不牢的問題，并且使得結合劑對CBN磨粒的把持方式由單一的機械包埋轉變為機械包埋和化學冶金結合的復合作用，有效減少磨粒的脫落，顯著增大磨粒的出刃高度，同時結合劑耐磨性能好，提高了CBN砂輪的磨削效率、磨削質量和使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種超硬砂輪的制備方法，特別是一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法。

技術背景

電鍍CBN砂輪由于磨削比高、制造工藝簡單、成本低等特點在磨削加工領域得到了廣泛應用。然而傳統電鍍CBN砂輪的磨粒只是被機械包埋鑲嵌在鍍層金屬中，由于鍍層金屬與CBN磨粒的結合面上缺少牢固的化學冶金結合，因而把持力小，使得CBN磨粒在磨削過程中容易過早脫落，從而影響砂輪使用壽命；增加鍍層金屬厚度是提高鍍層金屬對磨料把持力的有效方法，但是也會造成磨粒出刃高度和砂輪容屑空間大大減小，磨削時砂輪容易堵塞，散熱性能差，從而導致砂輪過早失效。

為了避免砂輪磨削時磨料過早脫落，延長砂輪使用壽命，DOI號為10.1007/s00170-020-05989-1的論文提出了一種具有Cr-C層強化的電鍍金剛石磨棒，其方法是首先在棒料上電鍍Ni層以及金剛石磨料，再在其上制備一層高硬度Cr-C層作為結合劑，形成具有Ni和Cr-C復合鍍層的金剛石磨棒。該方法增強了結合劑的耐磨性能以及結合劑對磨料的把持力，延長了磨棒的使用壽命。但是，由于Ni層和Cr-C層硬度差異較大，存在界面貼合不牢固的問題，后續磨削過程中結合劑容易成片剝落，從而導致磨棒過早失效。

公開號為CN108330442A的專利“一種碳化鉻復合鍍層及其制備方法”，公開了一種Ni、TiAlN和CrC的復合鍍層，在Ni層表面若干次沉積TiAlN層，形成硬度從內到外逐層增大的TiAlN梯度過渡層，解決了低硬度Ni層和高硬度CrC層由于硬度差異過大導致貼合不牢固的問題。但是該專利只是從硬度差異的角度入手，利用TiAlN過渡層解決了Ni層和CrC層無法緊密貼合的問題；其用途主要是廚衛產品的表面處理，沒有涉及到砂輪制造領域，對于各層材料之間是如何緊密結合的，發明人也沒有介紹。并且，高速磨削鈦合金等難加工材料時，磨削區溫度能夠達到1000℃以上，遠高于TiAlN材料的熱穩定溫度，此時TiAlN晶體會由原來的面心立方結構轉變為密排六方結構，導致其力學性能變差，從而影響砂輪使用壽命。

發明內容

針對現有技術制備的CBN砂輪存在結合劑對磨料把持力小、結合劑容易剝落導致砂輪壽命短等問題，本發明提出了一種復合鍍層超硬砂輪的制備方法，即采用電鍍技術和中頻磁控濺射技術在砂輪輪轂工作面依次鍍上Ni層、CrAlN層和Cr-C層，以牢固把持CBN磨粒、并提高鍍層之間的結合性能，使得CBN磨粒的出刃高度增大，極大提高砂輪的容屑、排屑能力，有利于磨削液有效進入磨削區，從而減輕磨削過程中工件出現熱損傷、砂輪過早失效的問題。