化学复合镀制备铁基金刚石磁性磨料工艺研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxk2010
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随着现代工业迅速发展,对零部件可靠性和使用寿命的要求越来越高,工件表面质量越来越重要。磁力研磨技术作为一种非传统表面光整技术,具有良好的加工柔性和自适应性,可以加工平面、圆管内外表面、三维曲面等多种形状工件表面。但磁性磨料制备技术的不足严重制约了磁力研磨技术在工业上的大规模应用。化学复合镀是近20年来发展起来的用于制备金属基复合材料的一种方法,通过在化学镀液中添加高硬度或高耐磨性的微小颗粒,使其与镀层金属共沉积于工件表面,从而获得硬度高、耐磨性好的复合镀层。本文针对磁性磨料制备技术中存在的问题,并结合化学复合镀的优势,提出了酸性化学复合镀制备磁性磨料的工艺方案,主要工作包括以下几个方面:(1)以镀速、镀层硬度和镀液pH稳定性为指标,采用单因素实验和正交实验探究了各工艺参数对化学镀液性能的影响规律,得到了最佳的工艺参数组合:硫酸镍30 g/L,次磷酸钠30 g/L,乳酸21 g/L,DL苹果酸6 g/L,硫脲1.5 mg/L,丁二酸7.5 g/L,乙酸钠18 g/L,pH值5.1,温度85℃,装载比1.0 dm2/L。对以此工艺配方制备的镀层进行不同温度下的热处理并进行XRD检测,发现随着温度升高,镀层结构由非晶态向晶态转变,并生成新相Ni3P,确定了最佳热处理温度为400℃,此时硬度最高,达到805.12HV。对镀层进行热震实验和划痕实验,镀层未出现脱落现象,说明镀层与基体结合牢固。(2)采用复合滚镀的方式制备磁性磨料,以粒径为0.6 mm的碳钢小球为铁磁相,以镀层金刚石含量为指标,采用正交实验探究不同粒径金刚石微粉的最优工艺参数组合。所制备的磁性磨料整个表面均有金刚石磨粒相沉积且分布均匀,没有团聚现象,磨粒相牢固地镶嵌于镀层中。为满足不同的加工要求,制备了球形和针形两种系列多种规格的磁性磨料。(3)在平面磁力研磨装置上采用球形磁性磨料对45钢平面进行实验,研究了加工时间、主轴转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响,确定了合理的工艺参数值,在此基础上,探究了磨粒相和铁磁相粒径对表面粗糙度和去除率的影响。比较了球形和针形两种磁性磨料的加工性能并分析其原因。实验表明通过酸性化学复合镀制备的磁性磨料具有较高的硬度和结合力,磁力研磨性能优良,该课题为磁性磨料的规模化工业制备做出了有益的探索。
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