一种磁性磨料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁性磨料，属于机械加工及工具领域。该磁性磨料包括磁性材料、镍磷镀层和金刚石颗粒；其中，磁性材料为条状，该条状的磁性材料作为内核包裹有一层镍磷镀层，该镍磷镀层是经过化学镀得到的含有磷固溶体的镀镍层，镍磷镀层中镶嵌有金刚石颗粒。由此构成的磁性磨料使用时，由于针状磨料转动惯量大于球状的转动惯量，且在磁场中磁化明显，所以该种磨料在磁场中具有更大的动能。与传统的颗粒状磨料相比，加工效率大大提高。将大小不同的磁性基体材料与不同粒径的金刚石微粒搭配使用，可满足各类磁性研磨加工的需要。
【专利说明】一种磁性磨料
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工及工具领域，涉及到一种磁性磨料，尤其是一种适用于非磁性材料磁力研磨的磁性磨料。
【背景技术】
[0002]磁力研磨技术是利用磁性磨料与辅助磁场的作用下进行精密研磨的一种加工工艺，该工艺柔性很好，既适用于平面研磨加工，又适用于三维复杂曲面的加工，尤其是对于管道内壁、小口腔体等难加工表面的加工，磁力研磨具有很大的优势。磁力研磨加工具有适应性强、可控性好，具有温升小、无加工变质层、加工质量高以及工具无需进行磨损补偿、无需修形等特点，可广泛运用于磨具制造、医疗器械、电子、光学等各行业中。例如在常规的磁力研磨中，将工件置于N、S磁极中间，工件与磁极间留有一定量的间隙，然后将磨料放入磁场中，磁性磨料在磁场的磁化作用下，沿着磁力线的方向有序排列形成磁力刷。当工件与磁极相对运动时，磁力刷就会对工件表面进行研磨加工。
[0003]由于磁性磨料对研磨加工效率、精度、表面质量起着决定性作用，因此磁性磨料性能的高低是制约磁性研磨加工技术发展的重要因素之一。
[0004]目前所使用的磁性磨料形状为颗粒状，主要是由粘结法或烧结法制得。具体来说，这两种方法都是将铁磁相和磨粒相混合后经粘结或烧结结合到一起，后经破碎、筛分获得磁性磨料。这两种方法成本较低，可大规模应用，所得的磨料的寿命也可以接受，但仍有几点不足。烧结法和粘结法制备的磁性磨料为颗粒状，在磁场中磁化不明显，在运动变化的磁场中只能跟随磁极做简单的运动，对磁场的运动和磁力线的变化不敏感；而且颗粒状磨料转动惯量小，具有的能量小；研磨效率有待提高。而且现阶段的制备过程中，将磨料破碎筛分时，单个磨粒上的铁磁相与磨粒相分布不均匀，这也限制了研磨区域表面粗糙度的进一步提闻。`
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，针对现有磨料的不足，提供一种磁性磨料用于非磁性材料的磁力研磨加工。
[0006]一种磁性磨料，其技术解决方案是，该磁性磨料包括磁性材料、镍磷镀层和金刚石颗粒；其中，磁性材料为条状，该条状的磁性材料作为内核包裹有一层镍磷镀层，镍磷镀层是经过化学镀得到的含有磷固溶体的镀镍层，镍磷镀层中镶嵌有金刚石颗粒。
[0007]其中，磁性材料的磁导率大于200,直径0.2~Imm,长度1.5~5mm,长径比3~10。镍磷镀层中磷元素的含量低于5%;金刚石颗粒的粒径为I μπι~10 μπι，且金刚石颗粒体积的2/3~3/4包覆在镍磷镀层中。
[0008]本发明的磁性磨料使用时，将其投入到传统的磁力研磨器或磁力滚抛机中，由磁极吸附磁性磨料形成的、混合有研磨液的磨粒刷在工件表面进行加工。假定单个颗粒状磨料和针状磨料的质量相同，当针状磨料的长径比取4~10时,单个针状磨料的转动惯量是颗粒状磨料转动惯量的4~13.5倍，在其他外部条件一样的情况下，针状磨料的转动动能是颗粒状磨料的4~13.5倍，而且针状磨料在磁场中磁化明显，所以该种磨料在磁场中具有比传统颗粒状磨料更大的动能；而且正因为其磁化明显，磨料能随着磁场的变化做出各种复杂的运动，不仅有颗粒状磨料对工件表面的磨削滚动划擦，还有对工件表面的撞击，类似于喷丸的作用。相比之下，颗粒状磨料的运动较为简单。因此在其他外部条件不变的情况下，针状磨料的加工效率更高。
[0009]本发明与传统的颗粒状磨料相比，针状磨料在运动变化的磁场中具有更复杂的运动状态和更大的动能，除了对加工表面有划擦挤压切削，还有对加工表面的碰撞喷丸强化作用，使得该种磁性磨料的加工效率更高。并可以根据实际需要，将不同大小的基体与不同粒径的金刚石微粒搭配组合使用，适宜规模化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是磁性磨料的结构示意图。
[0011]图2是放大100倍的磁性磨料表面形貌。
[0012]图中:1磁性材料；2镍磷镀层；3金刚石颗粒。
【具体实施方式】
[0013]在实施例中，磁性材料采用市售铁丝剪短所得，长度3mm，直径0.75mm，长径比为4，将其作为磁性磨料的内核。选用纯度为99%的粒径为5 μ m的金刚石颗粒。 [0014]I)材料预处理:
[0015]金刚石颗粒的预处理:将金刚石经丙酮浸泡并在超声波清洗器中分散30min、清洗、置于lmol/L的氢氧化钠溶液中煮沸，冲洗，置于50%-65%的浓硝酸中煮沸，冲洗，烘干；
[0016]铁丝的预处理:将铁丝置于lmol/L氢氧化钠溶液中煮沸，冲洗，置于清水中并在超声波清洗器上清洗lOmin，置于7%的盐酸中活化1.5min，冲洗；
[0017]2)配制碱性化学镀液:
[0018]选取镀液各组分浓度为:硫酸镍为20g/L、次磷酸钠为20g/L、柠檬酸钠为80g/L、硫酸铵为40g/L、硼酸为15g/L、丁二酸为7g/L、十二烷基硫酸钠为10mg/L、硫脲为2mg/L、磨料为10g/L，按溶液体积500ml称取各组分；原料纯度均为分析纯；
[0019]将硫酸镍、柠檬酸钠、硫酸铵和硼酸溶于去离子水中配制成混合溶液(I);将次磷酸钠溶解于水中，在搅拌条件下加入混合溶液(I)中得到混合溶液(2);向混合溶液(2)中溶液加入稳定剂、再加入10g/L步骤I中处理好的金刚石微粉得到混合溶液(3);用浓氨水调节混合溶液(3)的PH至8。
[0020]3)化学复合镀制备磁性磨料:
[0021]将装有该镀液的容器置于磁力搅拌器上，取磁性材料的装载比为1.5dm2/L，将磁性材料加入到镀液中，设定磁力搅拌器的加热温度为70 °C,磁力转子的转速200r/min,施镀一小时，制得磁性磨料。
【权利要求】
1.一种磁性磨料，其特征在于，该磁性磨料包括磁性材料、镍磷镀层和金刚石颗粒；其中，磁性材料为条状，该条状的磁性材料作为内核包裹一层镍磷镀层，该镍磷镀层是经过化学镀得到的含有磷固溶体的镀镍层，镍磷镀层中镶嵌有金刚石颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种磁性磨料，其特征在于，所述磁性材料的磁导率大于200,直径0.2~Imm,长度1.5~5mm,长径比3~10。
3.根据权利要求2所述的一种磁性磨料，其特征在于，所述的镍磷镀层中磷元素的含量低于5%。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种磁性磨料，其特征在于，所述的金刚石颗粒的粒径为I μ m~10 μ m， 且金刚石颗粒体积的2/3~3/4包覆在镍磷镀层中。
【文档编号】C09K3/14GK103756638SQ201410016675
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】金洙吉, 张涛, 张春宇, 康仁科 申请人:大连理工大学