Electroplating of diamond tools under economic and environmental care aspects

0 Introduction Economy and the protection of the environment are important topics.We are competent to talk about these topics.Due to the expanding areas of application for highprecision and electroplated diamond tools with reproducible quality and long life,of course the aspects of economy and environmental protection gain increasing significance.In this lecture we will explain and show that economical aspects and environmental aspects in diamond electro-plating do not contradict,but rather complement each other.

纳米粒子微量润滑磨削加工氧化锆研究

氧化锆陶瓷拥有高的强度、硬度、断裂韧度以及耐高温、耐腐蚀等性能,在3C电子、生物医疗、化工、机械、新能源等领域有着广泛的应用。但氧化锆陶瓷器件磨削加工效率低、工具磨损严重,难以获得高的表面质量。磨削加工过程中冷却润滑方式对氧化锆陶瓷加工效率和表面质量有着重要影响。文章研究了不同纳米粒子微量润滑条件下电镀金刚石工具磨削加工对氧化锆陶瓷的磨削力和表面质量。结果表明添加纳米金刚石、石墨烯、MoS2纳米冷却液的微量润滑条件下可以降低氧化锆陶瓷的磨削力,其中MoS2纳米冷却液的磨削力最小;而使用浇注式冷却条件下的法向磨削力最大,干式磨削条件下的切向磨削力最大;不同冷却方式加工的氧化锆陶瓷的表面粗糙度差异不大。

金刚石磨盘磨削的磨粒损伤特性研究

研究了钎焊金刚石磨盘和电镀金刚石磨盘磨削花岗岩的磨粒损伤形式及其与法向磨削力之间的相互关系。实验结果表明 ,钎焊金刚石磨盘的磨粒损伤形式为磨粒尖端因磨耗变成平台、切削刃破损 ;电镀金刚石磨盘的磨粒损伤不但具有上述两种形式 ,同时还有磨粒脱落 ,因而其使用寿命大为缩短 ;金刚石磨粒形态对磨削力有较大影响 ,磨削力的变化加速了磨粒形态的转化。阐述了三种磨粒损伤产生的机理和磨削力变化的成因。

玻璃磨削参数对电镀金刚石工具磨削性能的影响

通过制备的电镀金刚石工具进行了玻璃磨边的正交试验 ,以工具磨削比作为考核指标 ,研究了玻璃加工中电镀金刚石工具磨损与磨削参数之间的关系 。

电镀金刚石工具的改进研究

电镀金刚石工具中存在的把持力不足、颗粒脱落等问题,严重影响了工具的使用寿命和效率。文章综述了国内外近年来发展起来的改进电镀金刚石工具性能的方法,归纳成以下三大类:1、改进镀层胎体材料性能,提高镀层对金刚石的支撑和结合作用;2、通过提高金刚石与胎体的接触面积,消除金刚石与镀层之间的空隙;3、对金刚石颗粒表面处理,使金刚石与镀层间形成化学键结合。文中对各种方法进行了详细的描述,对一些有潜能的方法进行了推荐,以期读者对电镀金刚石工具的改进方法有一个全面系统的认识。

聚晶金刚石刀具磨削机理试验研究

本文通过观察聚晶金刚石 (PCD)磨削表面的微观形貌及背散射立体像 ,研究了PCD材料的磨削机理。结果表明 ,在磨削过程中 ,PCD材料会产生冲击脆性去除、沿晶疲劳脆性去除、疲劳点蚀脆性去除、热化学去除及机械热去除。其主次顺序取决于磨削工艺参数。因冲击脆性去除直接产生PCD刀具刃口锯齿缺陷 。

砂带磨削表面粗糙度理论预测及灵敏度分析

目的以钢化玻璃磨边为研究对象,建立金刚石砂带磨削表面粗糙度理论预测模型,并分析粗糙度对各工艺因素的灵敏度。方法首先,采用多因素线性回归分析建立了关于磨削工艺参数的粗糙度理论预测模型;其次,通过正交试验研究了磨削压力、砂带线速度和砂带张紧力对粗糙度和材料去除率的影响大小,并得到了工艺参数的优水平组合;再次,根据正交试验结果计算了粗糙度理论预测模型的数学表达式,同时,建立了灵敏度模型来进行工艺因素的灵敏度分析和工艺参数的区间优化;最后,利用随机试验验证了粗糙度理论预测模型的准确性。结果极差分析可知,RA(0.137)>RC(0.068)>RB(0.016),MC(6.828)>MA(5.228)>MB(1.784),磨削工艺参数的优水平组合为A2B3C3。电镀金刚石砂带磨削表面粗糙度理论预测模型的表达式为Ra (28) KFaVbd6249F 0.3967V-0.0686 T-0.2338sT=0.s。各工艺参数的优选区间为:磨削压力10～20 N,线速度15～30 m/s,张紧力40～60 N。随机试验可得,粗糙度理论预测模型的相对误差大小维持在5.5%～10%。结论关于工艺因素对磨削质量的影响,磨削压力最大,砂带张紧力次之,砂带线速度最小。关于工艺因素对材料去除率的影响,砂带张紧力最大,磨削压力次之,砂带线速度最小。磨削压力为18N、砂带线速度为30 m/s、砂带张紧力为55 N时,磨削表面质量最好,且材料去除率较高。试验参数范围内,粗糙度对磨削压力的灵敏度随磨削压力的增加而下降,对砂带线速度和砂带张紧力的灵敏度随着二者的增加而增加。15组随机试验表明,粗糙度理论预测模型具有较高的可靠性和准确性。

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

本文研究制备Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3多元系基玻璃料，并配制成低温陶瓷结合剂，研究发现：耐火度为685℃，流动性为110％～130％，线膨胀系数为5．35×10^-6℃^-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能。制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后，磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值，分别58．61MPa和77．9。用其磨削PCD刀片时锋利性好，磨削中间不需修整，砂轮耐用度高。运用扫描电子显微镜（SEM）分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌，表明结合剂对磨粒黏结牢固，断面组织均匀。

圆弧刃金刚石刀具刃磨中的关键技术

天然圆弧刃金刚石刀具是加工球曲面、非球曲面零件的重要工具 ,由于金刚石各向异性 ,使圆弧刃刃磨技术成为金刚石刀具制造中的难点和关键。本文针对圆弧金刚石刀具刃磨机理 ,设计了相应的刃磨机 ,并对刃磨结果进行了检测 。

我国超硬材料的发展及在机械加工中的应用

介绍了我国超硬材料的发展及在机械加工中的应用情况。说明了人造金刚石、立方氮化硼的性能特点、适用范围及应用于机械加工的实例，指出了进一步加强超硬材料制品研究开发及推广应用的重要性。

电镀金刚石工具中新型镀层的研究

提出了一种能很好地适应电镀金刚石工具要求的新型镀层即镍钴锰三元合金镀层 ,给出了新镀层的镀液配方 ,对比测量了镍钴锰镀层与目前广为采用的镍钴和镍锰镀层的硬度与韧性。结果表明 ,镍钴锰三元合金镀层具有比镍钴或镍锰镀层更高的综合机械性能和低得多的钴含量 ,更适合于制造电镀金刚石工具 ,是一种有发展前途的更新换代镀层。

用复合电镀法制造环形电镀金刚石线锯

本文用复合电镀的方法研制了环形电镀金刚石线锯 ,锯丝基体采用直径 0 .8mm的 65Mn钢丝 ,经氩弧焊焊接成环形。采用镀镍的方法将金刚石磨料把持在环形钢丝基体上而制成环形电镀金刚石锯丝 ,用此环形锯丝在自制的试验设备上对花岗岩的锯切试验表明 :锯口边缘整齐规则 ,无崩碎现象 ,锯丝切出的表面光滑 ,质量较高。

电镀金刚石砂轮高效精密修整及熔融石英磨削试验研究

大尺寸光学玻璃元件主要采用细磨粒金刚石砂轮进行精密/超精密磨削加工,但存在砂轮修整频繁、工件表面面形精度难以保证、加工效率低等缺点。采用大磨粒金刚石砂轮进行加工则具有磨削比大、工件面形精度高等优点,然而高效精密的修整是其实现精密磨削的关键技术。采用Cr12钢对电镀金刚石砂轮(磨粒粒径151μm)进行粗修整,借助修整区域聚集的热量加快金刚石的磨损,可使砂轮的回转误差快速降至10μm以内。结合在线电解修锐技术,采用杯形金刚石修整滚轮对粗修整后的电镀砂轮进行精修整,砂轮的回转误差可达6μm以内,轴向梯度误差由6μm降至2.5μm。通过对修整前后的金刚石砂轮表面磨损形貌成像及其拉曼光谱曲线分析了修整的机理。对应于不同的砂轮修整阶段进行熔融石英光学玻璃磨削试验,结果表明,砂轮回转误差较大时,工件材料表面以脆性断裂去除为主;随着砂轮回转误差和轴向梯度误差的减小,工件表面材料以塑性去除为主,磨削表面粗糙度为Ra19.6 nm,亚表层损伤深度低至2μm。可见,经过精密修整的大磨粒电镀金刚石砂轮可以实现对光学玻璃的精密磨削。

用表面活化技术提高金刚石与镀层的结合性能

分别用活化处理和未活化处理的金刚石磨粒制备了电镀金刚石工具,通过扫描电子显微镜观察金刚石与镀层的结合状况。对氧化铝陶瓷材料进行钻削加工,对比电镀金刚石钻头在耐用度期间的陶瓷材料去除体积。结果表明,经活化处理的金刚石表面沉积分散的钯质点,工具电镀过程中,在金刚石与镀层间的结合面上形成分散的连接点。应用表面活化技术制作电镀金刚石工具,可使金刚石与镀层形成牢固连接,改善镀层与金刚石的结合性能,其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经活化处理金刚石电镀钻头的1.5倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命。

电镀金刚石砂轮磨削加工Si_pC颗粒增强铝基复合材料的研究

颗粒增强铝基复合材料性能优良，在仪器仪表、航空航天等领域有着十分广泛的应用。本文提出了利用电镀金刚石砂轮在普通数控加工中心上对SipC颗粒增强铝基复合材料进行平面磨削的加工方法。通过正交实验，研究了主轴转速，进给量和磨削深度对磨削力的影响。实验结果表明：磨削深度对磨削力影响最大，其次为进给量，主轴转速对磨削力的影响很小。之后利用最小二乘法推导出了经验公式，并利用所得公式对实验数据进行了重新计算，对拟合精度进行了分析，最后对磨削表面粗糙度进行了简单实验。实验表明：磨削深度对粗糙度影响较小，主轴转速、进给量与粗糙度成正比关系，粗糙度在0．4—0．6um之间。

烧结方式对陶瓷结合剂金刚石磨具性能影响的研究

本文采用低熔点的陶瓷结合剂制备金刚石磨具,研究不同烧结方式及烧成温度对磨具的弯曲强度、硬度及磨削性能等的影响,同时研究不同温度下不被包裹金刚石及被玻璃粉包裹金刚石的热失重率。通过研究发现：725℃时,不被包裹金刚石的热失重率为5.47%,玻璃粉包裹后金刚石的热失重率仅为1.27%;制备的陶瓷结合剂金刚石磨具在725℃下烧成时,埋砂烧成磨具试样的弯曲强度和洛氏硬度值比不埋砂烧成时分别提高了2.7%和1.5%;埋砂烧成比不埋砂烧成磨具的使用寿命延长10.4%-15.9%,但磨具加工一片刀具用时延长约20%,磨削过程需要砂轮修整。

制备电镀金刚石工具时外加交变磁场的作用

引入外加交变磁场以期提高电镀金刚石工具的性能。SEM观察结果表明:与无磁场影响的镀层相比,外加电压为200V时,胎体晶粒尺寸得到细化,镀层的显微硬度提高1 060MPa。磨削实验表明:外加电压为200V时,所制得的金刚石工具与传统无磁场影响下所制得的金刚石工具相比,使用寿命为其1.5倍,工作效率提高了20.21%。

新型胎体材料制备金刚石工具的研究

提出了一种新型镀层作为电镀金刚石工具的胎体材料。指出 ,镍钴锰镀层具有比镍钴或镍锰镀层更高的综合机械性能和低得多的钴含量 ,更适合于制造电镀金刚石工具 ,将是一种很有发展前途的更新换代镀层。本文着重介绍了采用新镀层制备金刚石工具的具体过程和工艺条件 ,以及所制出的小尺寸工具对石材进行加工时的良好表现。

金属结合剂金刚石砂轮的研究进展

介绍了用不同方式制造的金属结合剂金刚石砂轮的工艺特点及其应用 ,着重分析了单层高温钎焊金刚石砂轮的工艺优势。

稀土镧对电镀金刚石工具性能的影响

以普通亮镍镀液为基础,分别制备亮镍和镍镧镀层表面及截面试样,用显微硬度计观察表面、断面组织并测定硬度,随着镧含量的增加,镀层硬度发生变化,当LaC l3.7H2O达到5 g/L时,镀层硬度最高为475HV,比亮镍镀层高77HV。在万能外圆磨床上进行内圆磨削试验,计算金刚石工具的磨削比,比较了稀土改善亮镍镀层的能力,添加镧的亮镍镀层工具胎体耐磨性提高,因此工具的使用效率得到提高。研究结果表明,在镀液中添加稀土可以提高亮镍镀层的硬度和金刚石工具的磨削比。