超聲波對電鍍金剛石工具制備過程
1實驗方法
1.1電鍍溶液與工藝
本實驗的鍍液配方為:niso4·7h2o,250g/l;nicl2·6h2o,40g/l;h2bo3,32g/l;c12h25so4na,0.08g/l,鍍液溫度為45℃。工具基體為φ6mm的圓柱銷,鍍前基本表面處理工藝流程為:機械處理→水洗→除油→水洗→浸蝕→水洗。
1.2鍍層制備
超聲波鍍層制備工藝為ph=3.3～3.5,電鍍時間t=1h,電流密度dk=1.0a·dm-2,用kq-2500b型*實現超聲波電鍍過程的控制,超聲波工作頻率40khz,輸入超聲波功率為250w,超聲波功率范圍為40%～100%。
1.3工具制備
預鍍工藝為dk=1.0a·dm-2,t=15min。在超聲波條件下的上砂過程中dk=1.0～6.0a·dm-2,在無超聲波條件下的上砂過程中dk=0.8a·dm-2,t=1h,金剛石粒度100/120,ph=4.4～4.6。加厚過程中的dk=1.0a·dm-2,ph=4.4～4.6。先在無超聲波條件下加厚一段時間,然后再用超聲波繼續加厚一段時間。
1.4測試方法
用xq-2型金相鑲嵌機鑲嵌切割后的試件,在pgi型金相試樣拋光機上獲得金相表面,用hx-i型顯微硬度計測量其硬度。用xtl-ii型照像體視顯微鏡觀察相同放大倍數視距下的金剛石顆粒數。
2結果與討論
2.1超聲波對鍍層的影響
從外觀上看,鍍層光亮度由于超聲波的加入而顯著提高。使用超聲波能在普通鍍鎳溶液中獲得光亮鍍層。其原因在于,當陰極電流密度高到一定值時,陰極極化急劇增加,導致析氫加劇,ph值上升,陰極出現氫氧化鎳溶液;而超聲波的空化現象又對這種溶膠起著細化和分散作用以及穩定作用,防止溶膠凝聚和沉淀。在這種情況下,高分散狀態的細溶膠可以起到類光亮劑的作用[1]。超聲波的空化作用提高了鍍層表面平整性,超聲波增強,電鍍厚度降低,但孔隙率下降[2]。超聲波電鍍減少鍍層孔隙的原因是:空化現象引起強烈的乳化作用,在這種強烈的乳化作用下,氫氣泡很難在電極表面上停留和長大[3]。
試件在無超聲波條件下加厚,測得鍍層厚度339μm,同樣試件用超聲功率200w加厚時,測得鍍層厚度210μm。在有超聲波條件下,使用高電流密度進行電鍍,與常規電鍍相比,可以使鍍層較為細致緊密、平整光滑、厚度均勻、無孔隙、與基體結合良好,并且具有較高的強度和硬度[4]。圖1為鍍層硬度與超聲功率的關系圖,由圖1可知,超聲波的功率越強,鍍層的硬度越高。
2.2超聲波對上砂過程的影響
經過預鍍后,在有超聲的條件下,進行上砂過程。當dk=1～2a·dm-2時,在工具基體上未觀察到粘著的金剛石磨粒。當dk=4～6a·dm-2時,在工具基體上可觀察到粘著的少量的金剛石磨粒,鎳層發黑,金剛石與鍍層的結合力差。當電流密度小于2a·dm-2時,超聲波的振動和空化作用使得金剛石磨粒不停振動,無法保證磨粒與工具基體的穩定接觸狀態,使得工具基體上無砂。而在電流密度大于2a·dm-2時,能少量上砂,但鍍層結合力差。因此,超聲波不宜用于電鍍金剛石工具的上砂過程。
2.3超聲波對加厚過程的影響
為了分析超聲波對金剛石工具加厚過程的影響,設置4種實驗條件,在不同的磨粒埋入深度條件下,進行超聲波電鍍。具體實驗條件見下表。
結果如圖2所示,在實驗條件1下,正常上砂后的金剛石工具上的金剛石磨粒大部分被震落,但仍有磨粒保留,工具鍍層表面可觀察到若干凹坑,這是被震落的金剛石磨粒留下的痕跡;在實驗條件2下,可觀察到工具鍍層表面粘著較多金剛石磨粒,但仍有磨粒脫落;在實驗條件3下,工具鍍層表面粘著較多金剛石磨粒;在實驗條件4下,可觀察到工具鍍層表面粘著金剛石磨粒,鍍層表面未有磨粒脫落,上砂密度較大。
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1.2鍍層制備
超聲波鍍層制備工藝為ph=3.3～3.5,電鍍時間t=1h,電流密度dk=1.0a·dm-2,用kq-2500b型*實現超聲波電鍍過程的控制,超聲波工作頻率40khz,輸入超聲波功率為250w,超聲波功率范圍為40%～100%。
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試件在無超聲波條件下加厚,測得鍍層厚度339μm,同樣試件用超聲功率200w加厚時,測得鍍層厚度210μm。在有超聲波條件下,使用高電流密度進行電鍍,與常規電鍍相比,可以使鍍層較為細致緊密、平整光滑、厚度均勻、無孔隙、與基體結合良好,并且具有較高的強度和硬度[4]。圖1為鍍層硬度與超聲功率的關系圖,由圖1可知,超聲波的功率越強,鍍層的硬度越高。
2.2超聲波對上砂過程的影響
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