[发明专利]一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮及其制备方法，其特征是砂轮轮毂外表面电镀有一层金属镍，CBN磨粒被埋覆在镍层中，CBN磨粒被镍层埋覆的深度为自身高度的25%~35%，在由砂轮CBN磨粒和镍层构成的磨料层上沉积有一层CrN膜；其制备方法为：使用电镀工艺制作CBN磨粒被镍层埋覆深度仅为磨粒自身高度25%~35%的半成品砂轮，然后使用闭合场非平衡磁控溅射技术在半成品砂轮的磨料层上沉积一层4～6μm厚的CrN膜，CrN膜与CBN磨粒之间、CrN膜与镍层之间均存在化学冶金键。本发明使得电镀砂轮对磨粒的把持由单独的机械锚固转变成锚固力、化学冶金结合力复合作用，有效减少了磨粒脱落，也显著增加了CBN磨粒的裸露高度和容屑空间，提高了砂轮寿命和磨削质量。

技术领域

本发明涉及一种砂轮及其制备方法，特别是一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮及其制备方法。

背景技术

电镀CBN砂轮是用电化学法制作的CBN砂轮.砂轮工作层含有CBN磨粒，CBN磨料被金属结合剂粘结在基体上，即首先沉积一层金属结合剂，然后进行上砂操作，再继续加厚沉积金属结合剂把CBN磨粒包埋，通常CBN磨粒被金属结合剂包埋深度为磨粒自身粒径的70%以上。电镀砂轮工艺简单，制作方便；无需修整，使用方便；单层结构决定了它可以达到很高工作速度，目前国外已高达250~300 m/s；对于精度要求较高的滚轮砂轮，电镀是唯一的制造方法。然而电镀砂轮的磨粒只是被机械包埋镶嵌在镀层金属中，镀层金属与基体及磨料结合面上并不存在牢固的化学冶金结合，因而把持力小，CBN颗粒在负荷较重的高效磨削中容易脱落或镀层成片剥落而导致砂轮整体失效；增大镀层厚度是增大把持力最有效的方法，但是其结果是磨粒裸露高度和砂轮容屑空间大大减小，从而砂轮使用寿命大大下降，且砂轮容易发生堵塞，散热效果差，工件表面容易发生烧伤。

为了提高电镀砂轮的工作效率，延长砂轮寿命，公开号为CN103388169B的专利“一种电镀砂轮的上砂方法”提出了一种上砂的方法。该方法是将处理后的磨料与含有镀液的磁流体混合均匀形成悬浮液，然后通过磁场的变化控制磁流体携带磨料在电镀砂轮基体表面运动而完成磨料在电镀砂轮基体表面的分布，这提高了磨料分布的精确度，使得磨料层厚度均匀度好。但是该专利仅仅解决了磨粒分布的精确性，并没有有效解决磨粒埋覆深度过大的问题。

为了避免电镀砂轮的磨粒在工作过程中因把持力不足而出现大量脱落的问题，常规电镀砂轮只能增加金属结合剂的厚度，因而带来了磨粒埋覆深度大，裸露高度小，容屑空间小的缺陷，这成为制约目前电镀砂轮高效磨削技术广泛应用的主要因素。

发明内容

为解决上述砂轮和现有技术存在的问题，本发明提出了一种表面包覆CrN膜的电镀CBN砂轮及其制备方法。该电镀CBN砂轮的特征是采用电镀工艺在砂轮轮毂的外圆周面上沉积有一层镍，CBN磨粒被埋在镍层中，且CBN磨粒的被埋深度仅为其自身粒径的25%~35%，在由CBN磨粒和镍层构成的磨料层上沉积有一层4~6 μm厚的CrN膜；CrN膜与CBN磨粒之间、CrN膜与镍层之间均存在化学冶金键，大大增加了砂轮对磨粒的把持力，有效减少了磨粒的脱落，同时也显著增加了CBN磨粒的裸露高度和容屑空间，从而提高了磨削质量和砂轮使用寿命。