[发明专利]一种复合镀层超硬砂轮的制备方法

权利要求书

1.一种复合镀层超硬砂轮的制备方法，该砂轮包含轮毂(1)、Ni层(2)、CrAlN层(3)、Cr-C层(4)和CBN磨粒(5)，其中Ni层(2)、CrAlN层(3)和Cr-C层(4)是结合剂；其特征在于，具体制备步骤如下：

步骤一，砂轮镀前处理：对轮毂(1)进行抛光、除锈，在轮毂(1)非工作面上涂覆绝缘漆；

步骤二，预镀Ni层(2)：将轮毂(1)置于镍镀液中，在工作面上预镀厚度为2～3μm的Ni层(2)；

步骤三，植入CBN磨粒(5)：将CBN磨粒(5)植在预镀Ni层(2)上，继续电镀厚度为8～30μm的Ni层(2)，固定CBN磨粒(5)；

步骤四，沉积过渡层CrAlN层(3)：将样品放在中频磁控溅射炉内，设定合适的工艺参数，并通过改变沉积温度沉积2～5层CrAlN层(3)，每层厚度为5～20μm；CrAlN层(3)的硬度呈梯度分布，由里及表硬度逐层增大，最里层CrAlN层(3)的硬度与其下面Ni层(2)的硬度接近，从而有效避免了CrAlN层(3)与Ni层(2)结合面因硬度突变而导致脱层的问题；由于Al原子与Ni原子形成了AlNi和AlNi₃化合物，进一步提高了CrAlN层(3)与Ni层(2)的结合性能；CrAlN层(3)与同样具有N元素的CBN磨粒(5)亲和力强，使得CrAlN层(3)对CBN磨粒(5)的包覆力增大；

步骤五，电镀Cr-C层(4)：将样品放入Cr³⁺镀液中，在CrAlN层(3)表面上电镀Cr-C层(4)，厚度为15～60μm；CrAlN层(3)和Cr-C层(4)均含有Cr元素，二者形成了化学键，使得CrAlN层(3)与Cr-C层(4)紧密结合，从而有效避免了砂轮后续磨削过程中Cr-C层(4)结合剂的剥落；最外层CrAlN层(3)与Cr-C层(4)的硬度接近，从而使得低硬度Ni层(2)、CrAlN层(3)和高硬度Cr-C层(4)三者的硬度平滑过渡，实现了复合镀层各界面的紧密结合；

步骤六，退火处理：将样品在600℃下退火30min，从而制成了CBN磨粒(5)出刃高度达到其自身粒径60％～70％的复合镀层超硬砂轮；由于Cr-C层(4)中出现Cr₇C₃、Cr₂₃C₆和Cr₂O₃的析出使得其硬度增大，有利于提高砂轮后续磨削过程中Cr-C层(4)结合剂的抗磨损能力；退火处理时，CBN磨粒(5)/Cr-C层(4)界面处于高温状态，CBN磨粒(5)的N元素和B元素分别会与Cr-C层(4)的Cr元素发生化学反应，并生成CrN和CrB₂难熔化合物，实现了CBN磨粒(5)与Cr-C层(4)的化学键合，使得CBN磨粒(5)在后续磨削过程中不易脱落，提高了磨料利用率；

所述的CBN磨粒(5)粒径为100～500μm；所述的Cr³⁺镀液成分为：200～220g/L的CrCl₃·6H₂O，8～12g/L的CHCOOH，10～15g/L的H₃BO₃，15～20g/L的NH₄Br，25～30g/L的NaCl；电镀参数为：pH值1～1.5，室温，阴极电流密度20～25A/dm²。

2.根据权利要求1所述的一种复合镀层超硬砂轮的制备方法，其特征在于：所述的中频磁控溅射时合适的工艺参数为：工作气体为氩气且流量为250～300sccm，反应气体为氮气且流量为250～300sccm，纯度均为99.99％；沉积温度为100～200℃，工作气压为0.8～1Pa，炉内真空度为6×10^-4～8×10^-4Pa，基底偏压为150～200V，溅射电流为40～50A。