旋转电极金刚石磨料表面镀覆装置及方法
技术领域
本发明涉及金刚石磨料表面镀覆
技术领域
，具体涉及一种采用旋转电极滚镀的金刚石磨料表面镀镍方法。背景技术
目前，金刚石表面电镀镀覆是通过电镀的方法，使金刚石表面镀上一层金属。其好处是可以在采用金刚石磨料制造砂轮时，增加金刚石与结合剂的把持力，同时金属外层也对磨粒起保护和增强作用等。
金刚石作为磨料具有加工能力强、锋利度高、形貌精度保持性好、可靠性高等优异的磨削性能，在金刚石磨具使用过程中，结合剂对磨粒的把持强度至关重要，但是由于金刚石与其它材料之间的界面能高表面能较高，难以与其它材料结合剂形成牢固的化学或冶金结合，不仅降低了使结合剂对金刚石磨粒的把持力较低，导致磨削过程中磨粒容易过早脱落，磨具的锋利性下降，严重影响了磨具的使用性能和使用寿命。为了提高结合剂与金刚石磨粒的结合强度，对金刚石表面处理，通过表面镀覆技术在金刚石表面包裹一层金属或其它材料外衣，来达到提高金刚石与结合剂结合强度的目的。目前应用最广泛且最有效的是镀覆镍及其合金，主要方法是对预先表面导电化处理的金刚石磨料采用化学镀或电镀的方法在金刚石表面沉积一层镍或合金，以达到表面改性的目的。由于电镀的方法效率高、镀层质量好被广泛应用，因为金刚石磨料为细小的颗粒物体，不可直接作为电镀体系中的阴极，所以有效的方法是采用滚镀电镀法。目前滚镀电镀法的阴极主要为固定模式，其存在一些缺点，如，阴极面积有限，使颗粒与电极的接触均匀性差，导致磨粒整体镀层不均匀，且一次装料量不能太大，制约了生产效率；电极固定时磨料堆的翻转主要靠镀液瓶滚动产生的动力，导致颗粒的翻滚频率低以及颗粒间导电均匀性能差，影响镀层均匀性，也制约镀覆产量的提高。这些问题制约了金刚石滚镀电镀技术向高效率、高质量的发展。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种旋转电极金刚石磨料表面镀覆装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转电极金刚石磨料表面镀覆装置，包括滚镀机座、镀液瓶、旋转电极、镍棒和电镀电源等部分，所述镀液瓶用于盛装电镀液，所述镀液瓶作为滚筒倾斜安装在所述滚镀机座上，并且在转动电机的驱动下旋转回转；还包括有旋转电极和镍棒，所述旋转电极伸入镀液瓶的电镀液中，在旋转电机的驱动下旋转；镍棒通过支架伸入电镀液中，镍棒和旋转电极分别与电镀电源的正极和负极电连接。
进一步地，旋转电极主要由阴极转子和旋转主轴构成，所述旋转主轴的一端连接于所述阴极转子，另一端通过联轴器和驱动电机的输出轴连接；所述阴极转子采用导电材料制成；旋转主轴表面采用塑料套管绝缘。
更进一步地，所述阴极转子为圆柱状。
本发明还提供一种利用上述装置的金刚石磨料表面镀镍方法，具体过程为：
S1、在镀液瓶中加入电镀液，镍棒和旋转电极分别作为阳极和阴极伸入电镀液中，并将镍棒和旋转电极分别接入电镀电源的正极和负极；
S2、将经过表面导电处理的金刚石磨料颗粒加入镀液瓶内的电镀液中；
S3、接通电镀电源，并启动旋转电机和驱动电机，镀液瓶和旋转电极开始旋转；
S4、金刚石磨料颗粒会覆盖堆积于旋转电极上，形成镀覆体系；对于堆积覆盖于旋转电极上的金刚石磨料颗粒，在滚镀过程中，金刚石磨料颗粒与旋转电极接触的瞬间加上金刚石磨料颗粒间的接触导电会使金刚石磨料颗粒整体形成阴极，镀覆体系形成了闭合回路，此时电镀液中的Ni2+会在金刚石磨料颗粒表面上得到电子还原沉积形成金属镍镀层。
进一步地，上述方法中，所述电镀液包括NiCl4·6H2O 80g/L、Ni(NH2SO3)2·4H2O420g/L、H3BO3 40g/L、1,4丁炔二醇0.5-1g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L和糖精1g/L，pH＝4.1，温度50-60℃。
本发明的有益效果在于：本发明采用旋转电极滚镀方法在磨料表面镀镍，由于在对磨料表面镀覆金属镍的滚镀过程中使用阴极旋转，从而增加电极和磨粒的接触面积、改善分散能力、增加颗粒间电的均匀导通率，由此有效提高电镀镀覆效率、改善被镀磨料表面镀覆层不均匀性的问题。与目前的滚镀方法相比具有可以提高超硬磨粒的镀覆效率和质量的优点，对促进金刚石磨粒镀覆技术发展具有显著的科学和实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1的装置结构示意图；
图2为本发明实施例2中镀覆金刚石磨料的镀层显微照片及EDS能谱分析结果示意图；
图3为本发明实施例2中旋转电极与金刚石磨料堆接触镀覆过程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种旋转电极金刚石磨料表面镀覆装置，如图1所示，包括滚镀机座1和镀液瓶3，所述镀液瓶3用于盛装电镀液5，所述镀液瓶3作为滚筒倾斜安装在所述滚镀机座1上，并且在转动电机2的驱动下以V1的线速度旋转回转；装置还包括有旋转电极7和镍棒(阳极)4，所述旋转电极7伸入镀液瓶3内的电镀液中，在旋转电机8的驱动下以V2的线速度旋转；镍棒(阳极)4通过支架伸入电镀液5中，镍(阳极)4和旋转电极(阴极)7分别与电镀电源10的正极和负极电连接。
进一步地，在本实施例中，旋转电极主要由阴极转子和旋转主轴构成，所述旋转主轴的一端连接于所述阴极转子，另一端通过联轴器和驱动电机8的输出轴连接；所述阴极转子为圆柱状，材料采用良好的导电材料如石墨、铜等；旋转主轴表面套有绝缘套管。
更进一步地，所述旋转电极可以通过支撑套筒和绝缘胶木连接板的共同作用下与滚镀机座的机架相连。
进一步地，所述镀液瓶3的底部设有辅助加热片9。利用所述辅助加热片9可以为电镀液提供合适的电镀温度。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述装置的金刚石磨料镀镍方法，具体过程为：
S1、在镀液瓶中加入电镀液，镍棒和旋转电极分别作为阳极和阴极伸入镀液瓶的电镀液中，并将镍棒和旋转电极分别接入电镀电源的正极和负极；
S2、将经过表面导电处理的金刚石磨料加入镀液瓶内的电镀液中；
S3、接通电镀电源，并启动旋转电机和驱动电机，镀液瓶和旋转电极开始旋转；
S4、金刚石磨料颗粒6会覆盖堆积于旋转电极上，形成镀覆体系；对于堆积覆盖于旋转电极上的磨料颗粒，在滚镀过程中，磨料颗粒与旋转电极接触的瞬间加上磨料颗粒间的接触导电会使磨料颗粒整体形成阴极，镀覆体系形成了闭合回路，此时电镀液中的Ni2+会在磨料颗粒的表面上得到电子还原沉积形成金属镍镀层。
需要说明的是，旋转电极的转速根据镀覆的金刚石磨料粒度和要求的质量设定，在镀液瓶的容量为2L的条件下，一般为10-30rpm。阴极转子的直径根据镀液瓶大小和一次镀覆的金刚石磨料量而设定，在2L的镀液瓶中，一般为15-30mm。所述电镀电源为采用直流电源，电流密度一般为2A/dm2。
需要说明的是，所述电镀液包括NiCl4·6H2O 80g/L、Ni(NH2SO3)2·4H2O 420g/L、H3BO3 40g/L、1,4丁炔二醇0.5-1g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L和糖精1g/L，pH＝4.1，温度50-60℃。
需要说明的是，金刚石磨料为表面经过导电化处理的在电镀液中不具有悬浮性的粗粒度，即320目以粗内范围的金刚石类材料磨料。
镀覆金刚石磨料的镀层显微照片及EDS能谱分析结果如图2所示，从图2中可以看出镀层均匀致密、光亮平整，EDS能谱分析结果显,此时的镀层Ni含量以达到83.27％。
需要说明的是，旋转电极与金刚石磨料堆接触镀覆过程如图3所示。电镀液中的磨粒在重力的作用下堆积覆盖于旋转阴极上，伴随着镀瓶的旋转，金刚石磨粒堆在镀液瓶壁的带动下沿镀瓶壁向上移动并翻转，同时配合旋转电极的转动，也增加了覆盖在其上的金刚石磨料堆的翻转频率。旋转电极中阴极转子的圆柱面使得阴极对金刚石堆的接触面积大大增加，在镀覆过程中，磨粒与阴极转子始终接触并通过磨粒间的接触导电使整体磨粒形成阴极，进而实现金刚石颗粒的均匀、高效电镀镀覆。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
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