专利名称：复合刷镀金刚石砂轮制品、装置及工艺的制作方法
技术领域：
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复合刷镀金刚石砂轮及制品的装置及工艺，包括刷镀镀笔、镀液供送装置，以及电净、活化、打底层、刷镀加厚镀层等项工艺，由阳极、转动节2、扭力轴4、支承圆盘6组成的多组镀笔1，平均分布在被镀工件外圆表面上，在刷镀过程中镀笔1和被镀工件保持接触，而且对被镀工件施加一个可以调节的压力，经过上砂工艺后，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，然后利用复合刷镀工艺加厚镀层，镀液中的金刚石磨料含量在80-120Carat/l。镀笔1对被镀工件的压力在0.5-1.0Kgf之间。上砂工艺指通过机械搅拌使金刚石细颗粒落伏于被镀工件基体上，形成多层金刚石磨料堆积层，接通电源，使用分散能力好的硫酸镍和硼酸配方镀液，初步固定金刚石磨粉颗粒。分散能力好的镀液配方为NiSO4·6H2O 250g/lH3BO420-30g/lNicl2·6H2O 40g/lCoSO4·7H2O 60g/l本发明使用的设备和工艺方法，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，解决了磨消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镀笔A-A剖面示意图。
图2多组镀笔工作状态图的实施例。
图3上砂工艺示意图。
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。
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，改进的镀笔1尾端增加了摆杆3和转动节2，使镀笔1在被镀工件11上作纯滚动。砂轮的装夹可以通过搬动手柄9来完成。搬动手柄9至最终位置，向前移动镀笔架，使镀笔1和砂轮达到预定位置，松开手柄9，即完成了对砂轮的装夹。卸砂轮时先搬动手柄9，移开镀笔架。用连接在手柄9上的主动拨叉8和被动拨叉7拨动镀笔轴10来实现镀笔1的开合。
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，对镀液连续过滤，清除镀液中的杂质。
参见图3，在上砂时金刚石磨粒堆积层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。从保证镀液有良好的分散能力，并且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 H3BO420-30g/l氯化镍 Nicl2·6H2O 40g/l硫酸钴 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。
刷镀的工艺参数主要指镀液的温度、PH值、阴极电流密度、镀液中金刚石的含量等。
现结合实施例进一步叙述本发明的工艺复合刷镀金刚石砂轮，初步固定的镀层厚5um，刷镀过程中，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-镀液时，其阴阳极间的相对运动速度为4-12m/min。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，电压13-15V，当安培小时计完成予置置数时报警，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。
权利要求
1.一种复合刷镀金刚石砂轮制品、装置及工艺，包括刷镀镀笔1、镀液供液装置及屯净、活化、打底层、刷镀加厚镀层等项工艺，其特征是A、由阳极、转动节2、扭力轴4、支承圆盘6组成的多组镀笔1，平均分布在被镀工件外圆表面上，在刷镀过程中镀笔1和被镀工件保持接触，而且对被镀工件施加一个可以调节的压力；B、经过上砂工艺后，采用屯镀法初步将金刚石磨料固定于被镀工件基体表面上，然后利用刷镀工艺加厚镀层，镀液中的金刚石磨料含量在80--120Carat/l之间。
2.按权利要求1所述的复合刷镀金刚石砂轮制品、装置及工艺，其特征是上砂工艺指通过机械搅拌使金刚石细颗粒落伏于被镀工件基体上，形成多层金刚石磨粒堆积层，这时接通电源，使用分散能力好的硫酸镍和硼酸配方镀液，初步固定金刚石磨粉颗粒，利用刷镀工艺加厚镀层，待金刚石磨粉包覆金刚石磨料堆积层总厚度2/3以后停止刷镀操作。
3.按权利要求1或3所述的复合刷镀金刚石砂轮制品、装置及工艺，其特征是分散能力好的镀液配方为NiSO4·6H2O 250g/lH3BO420-30g/lNicl2·6H2O 40g/lCoSO4·7H2O 60g/lPH4-5温度30-40℃
全文摘要
一种复合刷镀金刚石砂轮制品、装置及工艺，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，在刷镀过程中镀笔和被镀工件保持接触，而且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。
文档编号C25D5/06GK1044832SQ9010094
公开日1990年8月22日 申请日期1990年2月26日 优先权日1990年2月26日
发明者高应岑, 徐滨士, 梁志杰, 李印柏, 朱敏 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院