CN1023613C - 一种电镀刷镀制造金刚石砂轮的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种电镀刷镀制造金刚石砂轮的方法及其装置，将安装了转动节和扭力轴的多组镀笔，平均分布在被镀工件外圆表面上，在刷镀过程中多个镀笔和被镀工件保持接触，利用均匀分布在同一圆周上，可在被镀工件上作纯流动的多个镀笔进行快速刷镀，加厚固定金刚石磨料的刷层厚度。镀笔对被镀工件施加一个可以调节的压力，在工艺方面，采用了上砂和初步固定金刚石磨料以及特殊的工艺参数，使产品工效提高3～4倍。成本降低50-90%，保证与原有工艺相同的磨损率。

Description

本发明涉及一种用电解法或电泳法产生镀层的工艺及所需设备。

工业生产中使用的金刚石砂轮的制作方法，有两种途径：其一是利用金刚石粉与铜粉热压成型，设备价格高，工艺复杂，需用的金刚石粉的数量也较多，因而产品的造价高。另一种途径是采用普通电镀法制作，这种方法沉积效率低，因而生产成本比较高。

本发明的目的是对现有电镀法制作金刚石砂轮进行改进，提高电镀效率，加快电沉积速度，迅速包覆金刚石磨粉颗粒，而且镀层均匀。

发明是这样实现的：一种电镀制造金刚石砂轮的方法，其包括的工序为：电净、活化、打底层上砂、初步固定金刚石磨料颗粒，刷镀加厚镀层，其特征：经过上砂工序之后，采用电镀法初步将金刚石磨料固定于被镀工件基体表面上，所用镀液中的金刚石磨料含量在16～24克/升之间，然后利用均匀分而在同一圆周上，可在工件上作纯滚动的多个镀笔进行快速刷镀，加厚固定金刚石磨料的刷层厚度。通过机械搅拌使金刚石颗粒均匀落伏于被镀工件基体之上，形成多层金刚石磨料堆积层;所述初步固定金刚石磨料颗粒的工序为：用分散能力好的含硫酸镍和硼酸的镀液通电沉积Ni-Co合金，所述分散能力好的镀液配方及工艺条件为：

NiSO₄·6H₂O 250g/l

H₃BO₃20～30g/l

NiCl₂·6H₂O 40g/

CoSO₄·7H₂O 80g/l

pH    4～5

温度    30～40℃

所述刷镀加厚镀层工序进行到金刚石磨料粉被镍沉积层包覆厚度达2/3以后即停止刷镀操作。

一种电镀制造金刚石砂轮方法用的装置，其中包括镀笔及镀液供应装置，其特征是：该装置由转动节2、连接杆3、扭力轴4、弹簧5、支承盘6、调整圆盘8、调整杆7及9、锥度心轴10及多个镀笔1构成，所述的多个刷镀镀笔1平均分布在被镀工件11的外圆表面上，在刷镀过程中镀笔1和被镀工件保持接触，通过扭力轴4和弹簧5对被镀工件施加一个可以调节的压力，其中镀笔1用于施 镀;转动节2用于使镀笔滚动回转;连接杆3连接镀笔1与扭力轴4，扭力轴4用于支持与连接两圆盘6;弹簧5用于调节镀笔压力，圆盘6用于支承与固定;调整杆7及9用于控制弹簧压力;调整圆盘8用于调节调整杆位置;锥度心轴10用于安装与固定整个装置。

本发明使用方法及其装置，与普通电镀法制作金刚石耐磨层相比，具有下述特点：

1.金刚石镀层均匀，操作者容易达到质量要求。

2.采用特制的镀笔，刷镀效率高。

3.制作时根据工艺要求可制造需要的形状而无需修正，解决了磨削加工成型表面时砂轮难于修正的问题。

4.砂轮基体可以广泛使用钢、铜、铝、铸铁等材料，并在可重复使用。

5.成本降低50～90%，而生产率提高3～4倍。

6.产品可用于加工硬质合金、陶瓷、玻璃、喷涂层，特别是用于难加工材料需要进行电解磨制时，也是很理想的导电工具。

图1是本发明装置的A-A剖面示意图。

图2是多个镀笔工作状态图的实施例。

图3是砂工艺示意图。

附图说明：

参见图1-2，在刷镀金刚石砂轮的装置中采用三个镀笔同时工作，这三个镀笔均匀分布在同一圆周上，刷镀过程中，镀笔1和被镀工件11保持接触，而且带有0.5～1.0Kgf可调的接触压力以维持一定的电流密度。接触压力是靠扭力弹簧5提供的。被镀工件11和镀笔1之间的接触压力大小是通过改变扭力轴4的周向位置来实现的。

扭力轴4的周向位置通过套装在扭力轴4上的弹簧5调节。该弹簧5一端固定在离底笔较远一侧的圆盘6上，另端缠绕在扭力轴4上。当镀笔1遇到凸凹不平的被镀工件表面时通过与镀笔直接连接的转动节2与连接杆3，弹簧5受压，扭力轴4转向，从而迅速的调整压力。一旦被镀工件表面凹凸不平现状消除，弹簧5弹回，带动扭力轴4使镀笔1转回原来方向即可自动调整压力。从而使被镀工件11与镀笔1保持纯滚动。

被镀工件表面初步固定上数层金刚石细颗粒后，普通镀笔很难在其表面上滑动，即使勉强可以滑动，也会拖挂失落一些金刚石颗粒，本发明的装置解决了这一问题。

参见图3，经过上砂工序后，将金刚石磨料初步固定的步骤为：金刚石磨粒堆积层12可能堆积着数层金刚石颗粒，欲通电固定金刚石颗粒时，电镀金属离子要穿过上边的金刚石磨粒层12，才能到达被镀工件基体13的表面放电还原为金属原子，随着金属离子在基体表面上的不断沉积，镀层由薄至厚，靠近基体13表面的金刚石颗粒也就被初步固定。

保证金刚石砂轮复合镀层刷镀质量的关键问题有二个：一是优选具有良好分散能力的镀液。另一个问题是正确选择刷镀的工艺参数。

用正交试验的方法考察了四种组分对镀液分散能力的影响，得出：硫酸镍对镀液的分散能力影响最大，其次是硼酸的加入量，硫酸镍和硼酸之间有一定的络合作用。

刷镀的工艺参数主要指镀液的温度、pH值阴阳极间的相对运动速度，电镀法初步固定工序中的镀液中金刚石的含量等。

镀液输送装置包括输液泵、流量计、控制阀、输液管、过滤网、贮液槽、回收盘，用这个装置使刷镀金刚石复合镀层的过程中，有专用的装置将新鲜镀液自动输送到阳极，并做到镀液自动循环，连续供给，流量可调，在刷镀过程中，对底液连续过滤，清除镀液中的杂质。

现结合实施例进一步叙述本发明的工艺与镀液配方。

实施例1：

复合刷镀金刚石砂轮，在初步固定工序中初步固定的镀层厚5μm，刷镀工序中，阴阳极相对运动方式采用砂轮转动，镀笔自转不随被镀砂轮移动的方式。采用Ni-Co镀液时，其阴阳极间的相对运动速度为4～12米/分。当刷镀电压为14V、17V时，镀层对金刚石的包覆出现了较理想的状态，在金刚石颗粒的周围形成了小“凸台”，使金刚石和镀层的接触面积大大增加，因而可使砂轮在磨削时不易脱落。镀层的厚度通过刷镀电源的安培小时计而得到控制，刷镀前先给电源置数，刷镀开始，安培小时计开始计数，数字到“0”时自动报警停止刷镀。

复合刷镀金刚石砂轮的典型工艺过程为：

1.镀前准备：对欲镀砂轮基体的非镀部分涂绝缘保护层;对金刚石粉进行清洗。

清洗过程如下：

热浓硫酸处理3分钟，温度100℃蒸馏水清洗-浓盐酸处理3分钟蒸馏水清洗-热浓硝酸处理3分钟、温度100℃蒸馏水清洗-浓盐酸处理3分钟蒸馏水清洗三次干燥备用。

2.将砂轮基体经过电净-活化-打底层之后进行金刚石颗粒的初步固定时间约50分钟。

3.刷镀加厚层：将镀笔运动速度控制在3转/分，在加厚镀层的工序中电压14V，当安培小时计完成预置置数时报警，停止刷镀，卸下砂轮。并将砂轮表面镀液清洗干净，干燥后检验。刷镀电流8～10A，总工作时间1.5～2小时，而普通电镀金刚石砂轮需要6～8小时。

实施例2：

从保证镀液有良好的分散能力，并用比较经济的原则出发，选择了镀液配方如下：

硫酸镍NiSO₄·6H₂O 250g/l

硼酸H₃BO₃30g/l

氯化镍NiCl₂·6H₂O 40g/l

硫酸CoSO₄·7H₂O 60g/l

采用这种配方，再加入适量的金刚石粉后，用磁力搅拌或机械搅拌的方法，使镀液中金刚石分布均匀落伏于被镀工件的基体上，从而获得均匀的金刚石镀层。

Claims (3)

1、一种电镀刷镀制造金刚石砂轮的方法，其包括的工序为：电净、活化、打底层、上砂、初步固定金刚石磨料颗粒，刷镀加厚镀层，其特征是：经过上砂工序之后，采用电镀法初步将金属石磨料固定于被镀工件基体表面上，所用镀液中的金刚石磨料含量在16～24克/升之间，然后利用均匀分布在同一圆周上，可在工件上作纯滚动的多个镀笔进行快速刷镀，加厚固定金刚石靡料的刷层厚度。

2、按权利要求1所述的电镀刷镀制造金刚石砂轮的方法，其特征是：所述上砂工序为：通过机械搅拌使金刚石颗粒均匀伏于被镀工件基体之上，形成多层金刚石磨料堆积层;所述初步固定金刚石磨料颗粒的工序为：用分散能力好的含硫酸镍和硼酸的镀液通电沉积Ni-Co合金，所述分散能力好的镀液配方及工艺条件为：

NiSO₄·6H₂O 250g/l

H₃BO₃20～30g/l

NiCl₂·6H₂O 40g/

CoSO₄·7H₂O 80g/l

pH  4～5

温度  30～40℃

所述刷镀加厚镀层工序进行到金刚石磨料粉被镍沉积层包覆厚度达2/3以后即停止刷镀操作。

3、一种实施权利要求1或2所述的电镀刷镀制造金刚石砂轮方法用的装置，其中包括镀笔及镀液供应装置，其特征是：该装置由转动节（2）、连接杆（3）、扭力轴（4）、弹簧（5）、支承盘（6）、调整圆盘（8）、调整杆（7）及（9）、锥度心轴（10）及多个镀笔（1）构成，所述的多个刷镀镀笔（1）平均分布在被镀工件（11）的外圆表面上，在刷镀过程中镀笔（1）和被镀工件保持接触，通过扭力轴（4）和弹簧（5）对被镀工件施加一个可调节的压力，其中镀笔（1）用于施镀;转动节（2）用于使镀笔滚动回转;连接杆（3）连接镀笔（1）与扭力轴（4），扭力轴（4）用于支持与连接两圆盘（6）;弹簧（5）用于调节镀笔压力，圆盘（6）用于支承与固定;调整杆（7）及（9）用于控制弹簧压力;调整圆盘（8）用于调节调整杆位置;锥度心轴（10）用于安装与固定整个装置。

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