[發明專利]一種電鍍金剛石砂輪的制備方法

在審

• 申請號: 202110225265.1
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112894639A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 毛聰;黃鈺彬;彭翠芳;張明軍;李長河;胡永樂;郭吉恩;李想
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00;C25D3/12;C25D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種電鍍金剛石砂輪的制備方法，該方法能夠制備出磨料層中金剛石磨粒含量多且分布均勻的砂輪。具體制備過程為：在輪轂工作面預鍍一層Ni，然后在鎳鍍液中加入金剛石磨粒和十六烷基三甲基溴化銨表面活性劑并攪拌，金剛石磨粒表面能夠吸附正電荷并貼附在陰極輪轂的工作面上，貼附在輪轂工作面上的金剛石磨粒被不斷還原的金屬鎳嵌埋，最終在輪轂工作面上形成以鎳為結合劑、金剛石為磨料的磨料層。本發明利用鎳和金剛石磨粒共沉積的原理，有效提高了電鍍砂輪的上砂效率，同時避免了鍍液及Ni層中出現磨粒團聚的現象，使得磨料層中金剛石磨粒含量多且分布均勻，從而提高了磨料層的制備質量，提升了砂輪的后續磨削性能。

技術領域

本發明涉及一種電鍍砂輪的制備方法，特別是一種電鍍金剛石砂輪的制備方法。

技術背景

電鍍砂輪由于磨削比高、可用于復雜成形磨削等特點而在磨削加工領域得到了廣泛應用。傳統電鍍砂輪的上砂方法常采用埋砂法和落砂法，埋砂法是將金剛石磨粒埋在砂輪輪轂的工作面上，再進行電鍍固砂，但是由于輪轂工作面周圍砂層太厚，嚴重妨礙了鍍液中的傳質和導電過程；落砂法是將金剛石磨粒置于鍍液中呈分散懸浮狀態，依靠磨粒自身的重力沉降在砂輪輪轂的待上砂表面，然后被還原的金屬結合劑把持在輪轂工作表面上，但是落砂法一次只能完成一個面的上砂，需要多次旋轉輪轂才能對輪轂整個外圓周面上砂，且磨料分布不均。可見傳統電鍍砂輪的上砂方法存在效率低、操作繁瑣等缺點。

DOI號為10.1016/j.electacta.2014.10.122的論文提出了一種鎳和金剛石微粒的共沉積方法，其方法首先是在鎳鍍液中加入金剛石微粒并攪拌，金剛石微粒表面能夠吸附正電荷并貼附至陰極表面，最后金剛石微粒被還原的鎳層逐漸掩埋，實現了鎳和金剛石微粒的共沉積。但是對于金剛石微粒表面是如何吸附正電荷的，作者并沒有介紹；并且作者未在鍍液中加入表面活性劑，使得鎳層中金剛石微粒的含量最高只有15.6wt％且分布不均，所制備出的材料層性能并不理想，但是，該方法為制備電鍍砂輪提供了新思路。

公開號為CN106676612A的專利“一種電泳共沉積制備陶瓷結合劑超細磨料拋光盤的方法”，先將磨料和陶瓷粉末加入到有機溶劑中，通過攪拌和超聲振動將其制備成顆粒均勻分散的懸浮液，再向懸浮液中加入高價金屬陽離子使顆粒帶上正電荷，最后通過共沉積使溶液中的帶電顆粒沉積在陰極基材上，從而制備出陶瓷結合劑超細磨料拋光盤。該方法提高了上砂效率，但是該專利未在鍍液中加入表面活性劑，使得顆粒的zeta電位的絕對值小，也未明確陽離子的種類。

發明內容

針對現有技術制備電鍍金剛石砂輪時存在上砂效率低、操作繁瑣、磨料分布不均等問題，本發明提出了一種電鍍金剛石砂輪的制備方法，即在鎳鍍液中加入金剛石磨粒和十六烷基三甲基溴化銨表面活性劑，利用鎳和金剛石磨粒共沉積的原理，在輪轂的工作面上高質量制備鎳和金剛石的磨料層，有效提高了電鍍砂輪的上砂效率，同時避免了鍍液及Ni層中出現磨粒團聚的現象，使得磨料層中的金剛石磨粒含量多且分布均勻，提升了電鍍砂輪后續的磨削性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案分為如下幾個步驟：步驟一：對輪轂進行拋光、酸洗除銹，在非工作面上涂覆絕緣漆；步驟二：在NiSO₄溶液中，加入H₂BO₃和NiCl₂·6H₂O分別作為緩沖劑和陽極活化劑形成鍍液，以輪轂作為陰極，以純鎳板作為陽極，在輪轂工作面上預鍍一層2～3μm的Ni層；步驟三：在鍍液中，加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)表面活性劑和小顆粒金剛石磨粒，啟動攪拌棒間歇攪拌鍍液，使得金剛石磨粒懸浮在鍍液中；步驟四：鍍液中，Ni²⁺、H⁺、CTA⁺和金剛石磨粒均會發生布朗運動并相互碰撞，金剛石磨粒表面固有的雜質官能團使得其能夠吸附帶正電荷的Ni²⁺、H⁺和CTA⁺，使得鍍液中金剛石磨粒具有絕對值較大的正zeta電位；所述金剛石磨粒表面吸附正電荷的過程為：