CN105369328B - 一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法及电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法及电镀装置，属于电镀磨具制造技术领域。该方法包括：1)将砂轮基体同轴安装到转轴上，转轴的末端设有用于搅动电镀液的桨片；2)将砂轮基体连同桨片置于电镀液中，调节转轴转速不大于300rpm；3)开启电镀，将磨料悬浮液加入电镀液中，每间隔相同的时间均匀降低转速至终转速不小于90rpm，即可。本发明通过将砂轮基体与搅拌桨片同轴设置，并于相同的间隔时间均匀降低转速，使之与不同磨料层相匹配，将磨料上砂与镀层(如镍层)加厚过程动态同步，实现多层磨料层与层之间的磨料浓度均匀一致，有效解决了多层磨料砂轮磨损不一致的问题。

Description

一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法及电镀装置

技术领域

本发明涉及一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，同时还涉及实现该方法的电镀装置，属于电镀磨具制造技术领域。

背景技术

在电镀磨具制造过程中，对于粗颗粒磨料的电镀磨具，通常有两种复合电镀工艺，一种是采用“埋砂法”，即直接将基体电镀部位埋在磨料中，采用小电流密度(0.1-0.5A/dm²)，在静止状态下进行上砂电镀，上砂完成后，轻轻晃动卸除多余的磨料，然后进行加厚电镀；另一种是采用“撒砂法”，对于平面砂轮，直接将电镀面朝上置于电镀液中，用上砂勺或移液管将金刚石撒到电镀面上进行上砂，对于圆环端面或异型面砂轮，则需要多次转动一定角度或翻转进行分阶段上砂电镀，上砂完成后，同样需要轻轻晃动砂轮去除多余的磨料，然后进行加厚电镀。但是，埋砂法或撒砂法复合电镀工艺的电镀效率低下，电镀过程中需要大量人工操作，磨料浓度及均匀性无法精确控制，受人为因素影响较大，而且在砂轮静止电镀过程中，极易产生针孔、结瘤等镀层质量问题。

目前，悬浮上砂技术在粒径10μm以下细粒度磨料电镀砂轮制造中的应用较为广泛，10μm以上粗粒度磨料悬浮上砂技术虽在电镀金刚石线锯产品制造中有不少报道，但是该类产品多采用单层磨料悬浮上砂，上砂时间短(在10～40min以内)，电镀液中磨料有效浓度变化小，工艺控制相对简单。而多层磨料电镀悬浮上砂涉及多步上砂操作，上砂时间长达数小时，且随着电镀时间的延长，镀液中磨料的有效浓度不断降低，镀层中磨料浓度受电镀消耗和自身重力沉降的交叉影响，致使砂轮中镀层与镀层之间磨料浓度差异增大，最终导致砂轮在使用中磨削性能不一致而报废。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法。

同时，本发明还提供一种实现上述方法的电镀装置。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，包括以下步骤：

1)将砂轮基体同轴安装到转轴上，转轴的末端设有用于搅动电镀液的桨片；

2)将砂轮基体连同桨片置于电镀液中，调节转轴转速不大于300rpm；

3)开启电镀，将磨料悬浮液加入电镀液中，每间隔相同的时间均匀降低转速至终转速不小于90rpm，即可。

步骤1)中砂轮基体可采用铁、铜、铝等金属材质，形状如图1所示，图中(a)为平行砂轮，1、2分别代表平行砂轮基体和平行砂轮镀层，(b)为蝶形砂轮，3、4分别代表蝶形砂轮基体和蝶形砂轮镀层。

步骤1)中砂轮基体在电镀前需做常规前处理。

步骤1)中电镀液的配方为：NiSO₄·6H₂O 350～400g/L，NiCl₂·6H₂O 45～60g/L，H₃BO₃40～50g/L，糖精0.6～1.0g/L，低泡润湿剂(2-乙基己基硫酸钠)0.10～0.20g/L；pH值4～4.5，温度45～55℃。

步骤1)中桨片的形状优选菱形，桨片的安装角度为与电镀液液面呈45度夹角，以增大对电镀液的搅动强度，使磨料分散更加均匀。

步骤2)中砂轮基体的待镀平面位于电镀液的液面以下，并与液面平行。

步骤3)中电镀开始后1～2min内将磨料悬浮液加入电镀液中，使电镀液中磨料浓度为1～10g/L。

步骤3)中磨料悬浮液为金刚石或立方氮化硼的水悬液，悬浮液中磨料浓度为0.5～1.5g/mL。磨料采用粒径范围10～100μm的粗颗粒金刚石或立方氮化硼。

步骤3)中电镀的电流密度为2～3A/dm²。

步骤3)中间隔时间为40～80min，每次降低转速5～20rpm。

用于实现粗磨料多层悬浮电镀上砂方法的电镀装置，包括电镀槽本体以及工作时置于电镀槽本体内部的转轴，所述转轴具有用于同轴装卡砂轮基体的安装部，在转轴的末端还设有用于搅动电镀液的桨片。

所述电镀槽本体优选具球形底面的圆柱形玻璃镀槽，玻璃材质可减弱镀槽对磨料的吸附作用。

所述桨片的形状优选菱形，桨片的安装角度为与电镀液液面呈45度夹角。

本发明的有益效果：

在实际电镀过程中，镀槽中的磨料浓度会因电镀消耗及自身重力沉降等因素而逐渐降低，导致浸入镀层中的磨料产生浓度梯度，在砂轮使用过程中就会出现磨料浓度较低区域的镀层过早损耗，出现台阶状或锯齿状磨损。图2所示为砂轮工作层磨损缺陷示意图，其中1为工作层正常磨损，2、3分别为台阶状磨损和锯齿状磨损。

本发明通过将砂轮基体与搅拌桨片同轴设置，让二者同轴转动，一方面能简化电镀装置结构，另一方面可通过调节转轴转速同时控制基体的转动状态以及电镀液中磨料的分散状态，使磨料在镀层及电镀液中均匀分布并始终处于一种动态平衡。同时于相同的间隔时间均匀降低转速，使之与不同磨料层相匹配，将磨料上砂与镀层(如镍层)加厚过程动态同步和连续，实现多层磨料层与层之间的磨料浓度均匀一致，有效解决了多层磨料砂轮磨损不一致的问题，进而实现电镀上砂过程高效、量化和自动控制。

本发明打破了传统的粗颗粒磨料砂轮普遍采用埋砂法或撒砂法的电镀上砂方法，或者单层悬浮电镀上砂方法，提出一种粗颗粒磨料多层、均匀、悬浮电镀上砂方法，通过采用阶梯递减搅拌的电镀上砂工艺，实现了粗磨料多层、均匀悬浮上砂，有效避免了不同磨料层之间的浓度偏差问题，保证砂轮在使用过程中能均匀磨损。

本发明优选采用球形底面的圆柱形玻璃镀槽以及菱形桨片，桨片与电镀液液面呈45度夹角，使电镀上砂过程中砂轮基体与电镀液同时处于高速旋转状态，上砂电流可提高1～3倍，生产效率大幅提升。

附图说明

图1为不同形状砂轮基体的剖视图；

图2为砂轮工作层磨损缺陷示意图；

图3为实施例中电镀装置的结构示意图。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

电镀装置，如图3所示，包括用于盛装电镀液9的电镀槽本体10，电镀槽本体10为球形底面的圆柱形玻璃镀槽，其侧壁上挂设有阳极6；电镀装置还包括在工作时置于电镀槽本体10内部的转轴7，转轴7具有用于同轴装卡砂轮基体8的安装部，其末端还设有一组(4幅)用于搅动电镀液9的桨片5，桨片5为菱形，其安装角度为与电解液9的液面呈45度夹角。

粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，包括以下步骤：

1)将前处理好的平行砂轮铁基体8同轴安装到转轴7上，再将其连同桨片5置于电镀液9中(带电入槽)，使平行砂轮基体8的待镀平面位于电镀液9的液面以下，并与液面平行；调节转轴转速为180rpm；

电镀液9的配方为：NiSO₄·6H₂O 350g/L，NiCl₂·6H₂O 45g/L，H₃BO₃ 40g/L，糖精0.8g/L，低泡润湿剂(2-乙基己基硫酸钠)0.10g/L；pH值4，温度50℃；

2)开启电镀，调节电流密度为2.0A/dm²，在电镀开始后1min内将磨料悬浮液(金刚石浓度0.5g/mL，粒度30μm)加入电镀液9中，使电镀液中磨料浓度为2g/L，进行悬浮电镀上砂；

每间隔40min均匀降低转速5rpm，至终转速为160rpm，取出电镀砂轮，测得镀层厚度为0.10mm；经磨损试验测试其磨损均匀。

实施例2

粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，包括以下步骤：

1)将前处理好的蝶形砂轮铜基体同轴安装到转轴上(电镀装置同实施例1)，再将其连同桨片置于电镀液中(带电入槽)，使蝶形砂轮基体的待镀平面位于电镀液的液面以下，并与液面平行；调节转轴转速为210rpm；

电镀液的配方为：NiSO₄·6H₂O 370g/L，NiCl₂·6H₂O 50g/L，H₃BO₃ 50g/L，糖精0.6g/L，低泡润湿剂(2-乙基己基硫酸钠)0.15g/L；pH值4.5，温度45℃；

2)开启电镀，调节电流密度为2.5A/dm²，在电镀开始后1.5min内将磨料悬浮液(金刚石浓度1g/mL，粒度50μm)加入电镀液中，使电镀液中磨料浓度为5g/L，进行悬浮电镀上砂；

每间隔50min均匀降低转速10rpm，至终转速为130rpm，取出电镀砂轮，测得镀层厚度为0.30mm；经磨损试验测试其磨损均匀。

实施例3

粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，包括以下步骤：

1)将前处理好的平行砂轮铝合金基体同轴安装到转轴上(电镀装置同实施例1)，再将其连同桨片置于电镀液中(带电入槽)，使平行砂轮基体的待镀平面位于电镀液的液面以下，并与液面平行；调节转轴转速为260rpm；

电镀液的配方为：NiSO₄·6H₂O 400g/L，NiCl₂·6H₂O 60g/L，H₃BO₃ 45g/L，糖精1.0g/L，低泡润湿剂(2-乙基己基硫酸钠)0.20g/L；pH值4.5，温度55℃；

2)开启电镀，调节电流密度为3.0A/dm²，在电镀开始后2min内将磨料悬浮液(金刚石浓度1.5g/mL，粒度100μm)加入电镀液中，使电镀液中磨料浓度为10g/L，进行悬浮电镀上砂；

每间隔80min均匀降低转速20rpm，至终转速为100rpm，取出电镀砂轮，测得镀层厚度为0.50mm；经磨损试验测试其磨损均匀。

在本发明的其他实施例中，桨片可设置多组如3组或5组，砂轮基体可采用铁、铜等材质，间隔时间也可采用40～80min内任一值，在权利要求保护范围内均不受限。

Claims (6)

1.一种粗磨料多层悬浮电镀上砂方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将砂轮基体同轴安装到转轴上，转轴的末端设有用于搅动电镀液的桨片；

2）将砂轮基体连同桨片置于电镀液中，调节转轴转速不大于300rpm；

3）开启电镀，将磨料悬浮液加入电镀液中，每间隔相同的时间均匀降低转速至终转速不小于90rpm，即可。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中桨片的形状为长方形，桨片的安装角度为与电镀液液面垂直。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中电镀开始后1~2min内将磨料悬浮液加入电镀液中，使电镀液中磨料浓度为1~10g/L。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述磨料为粒径10~100μm的金刚石或立方氮化硼。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中电镀的电流密度为1~3A/dm²。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中间隔时间为40~80min，每次降低转速5~20rpm。