埋砂法复合电镀金刚石磨轮

杨瑞辰

(中国人民解放军第三五二二工厂，天津 300161)

埋砂法复合电镀金刚石磨轮

杨瑞辰

(中国人民解放军第三五二二工厂，天津 300161)

在镀镍溶液中利用镍离子电沉积将经过特殊处理的金刚石镶嵌到基体表面，经过低应力高整平的镀镍液快速电镀，使镀层包覆到金刚石粒度的65%～70%高度的厚度出槽。改撒砂法为埋砂法加工，克服了高铁轨道板磨轮镀后动平衡严重破坏的弊端，提高了使用性能。

埋砂法镶嵌金刚石;动平衡;低应力;覆合镀层;高铁轨道板磨轮

引 言

高速铁路建设已被列入我国“十二五”计划的首要工作，火车运行轨道加工需使用CRTSⅡ650型轨道板金刚石磨轮，磨轮制造标准与技术是从德国博格集团引入我国。近年来国内一些企业在消化吸收国外制造技术和标准的基础上，国产化水平已达到设计、使用要求，成本远低于国外产品［1］。生产工艺大多以镀镍(或其合金)层作胎体利用撒砂法将金刚石镶嵌到42CrMo4(或45钢)材质的基体上制成高铁轨道板磨轮，加工生产工时在60 h以上。高铁轨道板磨轮d外径为最大551.4 mm，质量124 kg，按照图纸要求衬层厚度尺寸，决定了必须嵌入d＞400 μm以上的金刚石颗粒，且在高速磨削时颗粒不脱落，给加工带来不小麻烦。为此国内很多厂家做了不少努力，已取得工业化生产的规模，但质量参差不齐，尚不能尽如人意。天津某金刚石电镀制品企业，采用埋砂法替代撒砂法对工件植砂操作，生产的产品供应用户，用户在使用该件磨削轨道时可免去上机调试、修正动平衡的麻烦，由于镀镍层胎体对金刚石把持力牢固均衡，使用寿命比采用撒砂法制备的高铁轨道板磨轮提高25%左右，在回收磨削后的工件退镀镍后，75%的金刚石颗粒经再选型、分选得以复用，降低了原材料消耗和成本。

1 镀液组成与工艺流程

1.1 镀镍溶液组成及操作条件

1.2 工艺流程

埋砂法复合电沉积金刚石磨轮工艺流程为:

金属清洗剂脱脂→清洗→防锈处理→做阻镀→上挂具→浸盐酸→清洗→电解酸蚀→清洗→带电入槽预镀→入砂罩植砂→固砂→补植砂→固砂→转动下加厚镀→出槽清洗→下挂具→清除阻镀→上挂具→浸盐酸→清洗→化学镀镍或其它表面保护处理→清洗→干燥→下挂具→检验→包装。

2 植砂

将金刚石牢固镶嵌在金属基体上是保证电镀金刚石制品的关键。轨道板磨轮基体质量达124 kg，且型面不一，据了解国内制造厂家大都使用经典的撒砂法即把经预镀的工件置于镀液内，并将每个需要植砂的型面几经转或移动分别在处于水平位置的型面撒上d为425～600 μm的金刚石颗粒，每撒一型面施镀1 h左右，一般需经12次左右的镶嵌镀覆才可使基体各型面完成植砂，这种植砂法容易造成砂层叠加，在每次转动(或移动)工件时，前次镶嵌型面与下次的镶嵌型面镀层厚度不一样，每次植砂外的型面仍继续在镀液中沉积镍层，势必导致整体覆合镀层厚度差异，尤其前几次与最后几次被镀型面镀层厚度更为悬殊，为此需要对镀后产品相应部位做较大的修整，方能基本满足上机磨削时对动平衡的要求。采用埋砂法植砂镀镍，工件的各型面镶嵌镀一次同时完成，型面胎体厚度相差很小。消除了电镀工艺加工中对轨道板磨轮动平衡的严重影响。

为避免工件预镀镍底层移入镶嵌镀植砂槽暴露空气中，影响植砂层与工件的结合力，将经前处理后的工件吊置于已浸入镀液中的砂罩内，预镀底层镍后向罩圆周内投入经特殊亲水处理的d=500～700 μm的金刚石，使其与工件紧密接触进行镶嵌镀植砂，镀镍层δ达60～70 μm时，将砂罩连同镀槽缓缓下移露出工件，立即移入加厚镀层的另一镀镍槽中，在Jκ=1.2 A/dm2的条件下将砂层初步固定，然后将 Jκ增大到 2.2 ～2.3 A/dm2，在经过改善镀液配方可快速地将镀层加厚，使金刚石粒径包覆到2/3左右被镀层镶牢。理论上讲用埋砂法镶嵌超硬材料镀镍金刚石粒径不能高于400 μm，通过生产实践实现在低应力复合镀层中植入超硬材料大粒径的成功。

3 结语

用低应力、强整平和高分散能力的硫酸盐镀镍溶液，将经特殊亲水处理后的超硬磨料在阴极移动条件下，Jκ到2.5 A/dm2可成功植入工件基材上，使电沉积埋砂法镶嵌金刚石制造高铁轨道板磨轮加工周期从60 h缩为14.5 h左右，降低了能源消耗，减轻了劳动强度，提高了磨具的使用寿命，该工艺对类似产品的加工提供了一种传统外的可能。

Diamond Particles Embedment Composite Electroplating Method Fabricating Diamond Ground Wheel

YANG Rui-chen

TG174.44

B

1001-3849(2011)11-0028-02

2011-05-05