一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，配置化学镀镍磷镀液，再向化学镀镍磷镀液中添加金刚石微粉配置复合镀液；将清洗后的碳化钨基体放入复合镀液中进行施镀处理，然后经烘干和真空热处理后，冷却得到表面镀覆金刚石涂层的微磨削刀具

【技术实现步骤摘要】
一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法


[0001]本专利技术属于
，具体涉及一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法
。

技术介绍

[0002]微结构光学元件是表面具有微结构特征的光学元件，因此其具有优秀的光学特性，且能够改善像质
、
校正像差，由此提高光学系统成像质量，是制造微小型光电子系统的关键元件，其具有便于光学设计者优化光学系统，减轻质量，缩小体积，实现集成等优点，同时能够实现普通光学元件难以达到的微小
、
阵列
、
集成和波面转换等新功能
。
在生活用品中光学相机
、
手机
、
显示屏等常用成像电子器件上应用广泛
。
此外微结构光学元件在航天航空也有着重要且广泛的应用，利用大量微结构功能表面衍射镜对飞行器探测器进行像差色差的校正，形成了更具精度的成像系统；微结构光学元件甚至已经在卫星上得到采用，为航空航天事业的进展起到推进作用
。
可见微结构光学元件在民用以及航空航天方面均有重要的应用价值，因此微结构光学元件的高效高质量加工生产技术成为领域内研究的重点
。
[0003]由于微结构加工困难，精密磨削
、
研磨等机械加工方法周期较长且成本昂贵，为此一种玻璃模压技术成为微结构光学元件快速大批量加工的关键
。
玻璃模压技术是先将玻璃坯料放置在模压腔内模具中，在无氧环境下高温加热软化后进行加压成形后退火冷却成形为光学元件
。
该方案高效且成本低，且能够制备成任何形状，一次制模可以大批量多次模压，很适合大批量快速生产微结构光学功能元件，节省了材料人力以及成本
。
由玻璃模压技术的工艺流程可知微结构模具的制备成了该工艺成败的关键，目前玻璃模压技术的模具多采用硬质合金为材料，以碳化硅为主，作为模具制备的材料碳化硅材料具有高硬度
、
耐高温
、
耐磨损
、
化学稳定性好等特征，是一种超硬材料能够提高玻璃模压技术的寿命和精度长期一致性，该类硬质合金在普通加工之下极易产生裂纹或者亚表面损伤，为此对于制备模具的超硬质合金的微磨削加工成为其制备的主要方式
。
[0004]目前用于微结构磨削的小直径金刚石刀具的制造主要有钎焊
、
热压
、
电火花加工
、CVD
法
、
冷喷涂和电镀成型法，以上方法有一部分已经是较为成熟的制备方案，但是钎焊热压会造成刀具热损伤，减弱切削性能
、
缩短刀具寿命；电火花加工电机线振动会导致精度恶化；
CVD
化学气相沉积法制备的砂轮容屑空间小导致加工效率低；冷喷涂对于小直径的砂轮容易造成砂轮基体被击穿；对于电镀法成型金刚石刀具的研究较多，制备的刀具精度高
、
制备温度低且工艺简单成本低，但是研究表明电镀层本身结合强度不足易导致金刚石涂层在加工过程中脱落，严重影响刀具的磨削
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在微细砂轮的常规制备方案中，大部分方法对于细微的砂轮基体会造成损伤，或者成型的砂轮磨削效果不佳等问题，因此本专利技术提供一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，化学镀过程中的各种工艺条件能够保证，极细
的砂轮基体在形成砂轮过程中不会对砂轮基体造成任何损伤，且施镀时间的可控性直接决定了砂轮直径的可调控，能够满足任何要求的微细磨削加工，此外本专利技术采用的粗糙化和热处理能够极大提升砂轮涂层的附着力，对于尺寸微小的微细磨削，保障了加工的持续进行，提高了砂轮耐磨性
。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，配置化学镀镍磷镀液，再向化学镀镍磷镀液中添加金刚石微粉配置复合镀液；将清洗后的碳化钨基体放入复合镀液中进行施镀处理，然后经烘干和真空热处理后，冷却得到表面镀覆金刚石涂层的微磨削刀具
。
[0008]具体的，配置化学镀镍磷镀液具体为：
[0009]将浓度
25
～
35g/L
的硫酸镍，络合剂，缓冲剂，稳定剂和还原剂混合后制成
pH
值为
5.1
～
5.2
的化学镀镍磷镀液
。
[0010]进一步的，还原剂为浓度
30g/L
的次亚磷酸钠，缓冲剂采用浓度
15g/L
的
NaAC
，络合剂为乳酸和柠檬酸，稳定剂为硫脲和
KIO3。
[0011]具体的，配置复合镀液具体为：
[0012]向化学镀镍磷镀液中加入金刚石颗粒，配置成浓度4～
18g/L
的复合镀液
。
[0013]具体的，金刚石颗粒的粒径为2～4μ
m。
[0014]具体的，施镀处理具体为：
[0015]将清洗后的碳化钨基体放入复合镀液中经磁力搅拌进行
20mins
施镀
。
[0016]进一步的，磁力搅拌的搅拌速度为
60
～
480rpm
，碳化钨基体自旋转的转速为0～
3rpm。
[0017]具体的，烘干和真空热处理具体为：
[0018]将施镀处理后的碳化钨基体用清水洗净，然后烘干处理
5mins
，再真空环境下，控制升温时间1～
2h
，温度升至
200
～
800℃
，然后保温
1h。
[0019]具体的，对碳化钨基体进行清洗具体为：
[0020]将碳化钨基体置于丙酮中，在
60℃
下超声清洗
180s
，然后在浓度分别为
7.5g
，
35g
和
15g/L
的
/LNaOH
，
LNaCO3和
Na3PO4混合溶液中超声清洗
60s
，然后在浓度
1.2mol/L
的盐酸溶液中酸洗
20s
；再对碳化钨基体进行化学腐蚀处理
。
[0021]进一步的，对碳化钨基体进行化学腐蚀处理具体为：
[0022]将
KOH
：
K3(Fe(CN)6)
：
H2O
按质量比
1:1:10
配置铁氰化钾溶液，将
H2SO4：
H2O2按体积比
1:10
配置卡罗酸，
[0023]将碳化钨基体放入铁氰化钾溶液中超声清洗5～
20
分钟，然后放入卡罗酸中清洗
10s
，；最后放入丙酮中超声清洗5分钟
。
[0024]与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，配置化学镀镍磷镀液，再向化学镀镍磷镀液中添加金刚石微粉配置复合镀液；将清洗后的碳化钨基体放入复合镀液中进行施镀处理，然后经烘干和真空热处理后，冷却得到表面镀覆金刚石涂层的微磨削刀具
。2.
根据权利要求1所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，配置化学镀镍磷镀液具体为：将浓度
25
～
35g/L
的硫酸镍，络合剂，缓冲剂，稳定剂和还原剂混合后制成
pH
值为
5.1
～
5.2
的化学镀镍磷镀液
。3.
根据权利要求2所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，还原剂为浓度
30g/L
的次亚磷酸钠，缓冲剂采用浓度
15g/L
的
NaAC
，络合剂为乳酸和柠檬酸，稳定剂为硫脲和
KIO3。4.
根据权利要求1所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，配置复合镀液具体为：向化学镀镍磷镀液中加入金刚石颗粒，配置成浓度4～
18g/L
的复合镀液
。5.
根据权利要求1所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，金刚石颗粒的粒径为2～4μ
m。6.
根据权利要求1所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，施镀处理具体为：将清洗后的碳化钨基体放入复合镀液中经磁力搅拌进行
20mins
施镀
。7.
根据权利要求5所述的基于化学复合镀金刚石的微磨削刀具制备方法，其特征在于，磁力搅拌的搅拌速度为
60
～
480rpm

【专利技术属性】
技术研发人员：李常胜，彭强，蒋庄德，丁建军，臧煜升，高晓宏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：