[发明专利]一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮及其制备方法

权利要求书

1.一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮，其特征在于：砂轮是由轮毂(1)、镍层(2)、CBN磨粒(3)、CrN膜(5)组成；镍层(2)是经电镀工艺覆盖在轮毂(1)的外圆周，CBN磨粒(3)被埋在镍层(2)中，且CBN磨粒(3)的被埋深度仅为其自身粒径的25％～35％，CBN磨粒(3)和镍层(2)构成磨料层(4)；在磨料层(4)上沉积有一层4～6μm厚的CrN膜(5)；CrN膜(5)与CBN磨粒(3)之间、CrN膜(5)与镍层(2)之间均存在化学冶金键，CBN磨粒(3)通过机械锚固与化学冶金键结合的共同作用固定在镍层(2)上；

所述砂轮的制备方法如下：

步骤一：在砂轮轮毂(1)外圆周面预镀一层镍后将CBN磨粒(3)植在预镀镍层上，然后进行加厚镀镍形成镍层(2)，由镍层(2)和CBN磨粒(3)组成磨料层(4)；镍层(2)包埋CBN磨粒(3)，且CBN磨粒(3)被埋入镍层(2)的深度仅为其自身粒径的25％～35％，制成砂轮半成品(8)；

步骤二：将砂轮半成品(8)和铬块(7)分别放入丙酮溶液中，并采用超声波清洗10～20min，再用去离子水清洗，用干燥氮气吹干；

步骤三：将砂轮半成品(8)安装在磁控溅射炉镀膜室的转台(9)上，将铬块(7)安装在靶座(6)上，转台(9)和靶座(6)分别连接外接电源的两极；封闭镀膜室，转台(9)以2～3r/min的速度旋转，砂轮半成品(8)以4～6r/min的速度反向旋转；开启真空泵抽离镀膜室内空气，使真空度达到1×10^-3～3×10^-3Pa，然后往镀膜室内通入氩气，气流量为20sccm，控制室内气压维持在0.5～1.5Pa；开启溅射电源使得砂轮半成品(8)的脉冲直流偏压为-300～-400V，在电场作用下氩气被电离成氩离子且氩离子轰击砂轮半成品(8)，从而清洗砂轮半成品(8)表面，清洗时间为20～30min；

步骤四：控制镀膜室内气压降为2×10^-1～3×10^-1Pa，调节砂轮半成品(8)的偏压为-40～-70V，调节溅射功率为2.4kW，在砂轮半成品(8)的磨料层(4)表面沉积Cr过渡层，时间为5～10min；然后同时通入氩气和氮气，氩气流量为20sccm，氮气流量为40sccm，镀膜室内压强为2.5×10^-1～4×10^-1Pa，在砂轮半成品(8)的磨料层(4)表面沉积一层4～6μm厚的CrN膜(5)；由于CrN膜(5)和CBN磨粒(3)均存在N元素，因此CrN膜(5)与CBN磨粒(3)之间会形成化学冶金键，同时由于CrN膜(5)中的Cr元素与镍层(2)中的Ni元素具有良好的亲和性，因此CrN膜(5)与镍层(2)之间也存在化学冶金键，化学冶金键的存在极大地增强了镍层(2)对CBN磨粒(3)的包覆力；自然冷却形成一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮。

2.根据权利要求1所述一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮，所述的铬块(7)的纯度不低于99.9％，氩气纯度不低于99.99％，氮气纯度不低于99.99％；所述的砂轮的轮毂(1)材质为45钢；沉积CrN膜(5)的溅射过程中，要求砂轮半成品(8)的温度控制在200～300℃。