本发明属于切割砂轮加工技术领域，具体涉及一种多孔型电镀结合剂砂轮及其制备方法。
背景技术：
与烧结法工艺制造的金属、陶瓷或树脂结合剂砂轮相比，采用电沉积法制备的电镀结合剂砂轮，结合剂硬度高，对磨料的把持力更牢固，砂轮的使用寿命长，切割效率高，具有明显的质量和效率优势；但在使用过程中，随着磨料的磨损或脱落，磨料层表面上磨料与结合剂的高度差变小，导致砂轮表面容屑空间变小，容易造成堵塞，并引起工件烧伤、崩裂等异常质量问题。
株式会社迪思科申请的“电沉积磨具的制造方法”，提到了多孔结构的电镀磨料层，该电镀磨料层内部、表面都是多孔性结构。由于该磨料层内部也是多孔性结构，必然降低了原有磨料层的强度，易造成磨料层变形。
技术实现要素：
本发明提供了一种表面多孔型电镀结合剂砂轮，且随着磨料层表面电镀结合剂的磨损，磨料层表面能够产生新的微孔，从而持续保持磨料层表面的多孔结构。由于磨料层内部不是多孔结构，可保持磨料层强度不变，避免磨料层强度降低导致的磨料层变形。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种多孔型电镀结合剂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
1）电镀液配置：在30-70℃的蒸馏水中加入七水合硫酸镍、六水合氯化镍、活性炭、硼酸、糖精、1，4-丁炔二醇混合均匀并过滤，再加入磨料和金属不溶性化合物微粒，即得到镍的电镀液；
2）基体预处理：先将基体表面进行绝缘处理，对绝缘好的基体浸入除油液中1-3min，经过水洗后进行氧化处理，得到预处理完成的基体；
3）电镀：将步骤2）中预处理完成的基体置于步骤1）得到的镍的电镀液中，以基体为阴极，镍棒为阳极，在外接直流电作用下将磨料、金属不溶性化合物微粒、以及镍共沉积于基体上，得到带有镍-磨料-金属不溶性化合物磨料层的基体；
4）预浸渍：将步骤3）中得到的带有镍-磨料-金属不溶性化合物磨料层的基体浸渍于稀酸溶液中初步腐蚀，得到多孔型电镀结合剂砂轮。
进一步地，所述步骤1）中所得镍电镀液的各物质浓度含量为：七水合硫酸镍250～300g/l，六水合氯化镍30～50g/l，硼酸35～40g/l，糖精0.8～1.0g/l，1,4-丁炔二醇0.4～0.5g/l，磨料0.1～1.0g/l，金属不溶性化合物0.2～0.5g/l。
其中，所述步骤1）镍的电镀液的配置方法的具体步骤为：在备用槽内加入所需体积二分之一的蒸馏水，将蒸馏水加热至50-60℃，先加入所需七水合硫酸镍和六水合氯化镍，充分搅拌至溶解；维持溶液温度在50-60℃，加入2-3g/l活性炭，充分搅拌0.5-1h，静置0.5-2h，经过过滤将液体移至电镀槽；将硼酸用沸水溶解，并过滤后加入电镀槽中；将糖精、1,4-丁炔二醇用沸水溶解，过滤后加入电镀槽，充分搅拌均匀。用瓦楞阴极以0.3a/dm2电解处理，至瓦楞板上低电流密度区银灰色为止；最后加入磨料微粒和金属不溶性化合物微粒，并搅拌混合均匀得到镍的电镀液。
进一步地，所述基体材质为铝、不锈钢、铁或铜中的一种；所述磨料为金刚石、cbn中的一种；所述磨料微粒的粒度为m1/2-m50/70；所述金属不溶性化合物为锰、铁、钴、铜的不溶性化合物中的一种或多种，所述锰、铁、钴、铜的不溶性化合物可以为硫化物也可以为碳化物；所述金属不溶性化合物微粒的粒径为3～10微米。
进一步地，所述步骤2）中绝缘处理为在基体表面套设绝缘套，裸露出基体的上表面；所述步骤2）中氧化处理为浸入3-10wt%高锰酸钾溶液1-3min。。
进一步地，所述步骤3）电镀时，在外接直流电作用下，电流密度为0.5～2.0a/dm2，温度为55℃，时间为100～600min。
进一步地，所述步骤4）中稀酸溶液为10wt%的稀硫酸溶液，浸泡时间为8-12mins。
按照上述制备方法得到多孔型电镀结合剂砂轮，包括环形的基体、电镀于基体上表面的环形磨料层；所述磨料层包括镍结合剂、以及分散于镍结合剂中的磨料和金属不溶性化合物；所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶（0.01～0.20）∶（0.03～0.10）；所述砂轮磨料层环宽为3～10mm；所述砂轮厚度为0.05～0.30mm。
此外，在制备多孔型电镀结合剂砂轮还包括在步骤4）预浸渍前，将步骤3）所得到的带有镍-磨料-金属不溶性化合物磨料层的基体使用0.1～0.2mpa的高压气枪，对磨料层外缘进行冲击，使磨料层与基体脱离。
按照上述制备方法得到的多孔型电镀结合剂砂轮为圆环状的磨料层，所述磨料层包括镍结合剂、以及分散于镍结合剂中的磨料和金属不溶性化合物；所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶（0.01～0.20）∶（0.03～0.10）；所述砂轮磨料层环宽为3～10mm；所述砂轮厚度为0.05～0.30mm。
所述多孔型电镀结合剂砂轮可以应用于切割碳化硅板以及硅玻璃板中。
本发明的有益效果：
1）本发明采用复合电镀的方式使得磨料和金属不溶性化合物均匀分散在镍结合剂中；预浸渍使得砂轮表面的金属不溶性化合物与结合剂形成腐蚀原电池并在金属不溶性化合物微粒处形成气孔，形成表面多孔结构的电镀结合剂砂轮；本发明使用溶有二氧化碳的磨削液，随着磨料层表面电镀结合剂的磨损，磨料层表面能够产生新的微孔，从而持续保持磨料层表面的多孔结构。
在砂轮使用过程中由于随时暴露出的气孔可以容纳切屑，因此不会造成堵塞，可避免工件烧伤、崩裂等异常质量问题。
2）由于磨料层内部不是多孔结构，可保持磨料层强度不变，避免磨料层强度降低。而且使用的过程中由于磨料层内部无气孔，因此磨料没有因强度降低造成形变的风险。
附图说明
图1是本发明所述电镀的结构示意图；
图2是本发明所述绝缘处理中绝缘套和基体的结构示意图；
图3是实施例1-2所述多孔型电镀结合剂砂轮结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是下列实施例仅用于说明本发明，而不应该为限制本发明的范围。
所述电镀的示意图如图1所示，4为基体，5为绝缘卡具，6为搅拌叶片，7为镍棒，8为电镀液，9为电镀槽。
实施例1-4所述多孔型电镀结合剂砂轮的磨料层结构如图3所示，所述磨料层呈环形的片状，所述磨料层包括镍结合剂1、以及分散于镍结合剂中的磨料2和金属不溶性化合物3。
实施例3-4所述多孔型电镀结合剂砂轮还包括有环形的基体，所述磨料层电镀于基体的上表面。
实施例1
制备用于切割碳化硅板的多孔型电镀结合剂砂轮的制备方法：
1）电镀液配置
在蒸馏水中加入七水合硫酸镍、六水合氯化镍、活性炭、硼酸、糖精、1，4-丁炔二醇混合均匀并过滤，再加入金刚石和硫化亚铁，即得到镍的电镀液；本实施例中，所述电镀液各物质的浓度为七水合硫酸镍250g/l，六水合氯化镍50g/l，硼酸35g/l，糖精0.8g/l，1,4-丁炔二醇0.4g/l，金刚石微粒0.1g/l，硫化亚铁微粒0.2g/l。
其中，金刚石微粒的粒度为m30/40；硫化亚铁微粒尺寸为5-10μm。
上述组分的电镀液按照以下步骤配置：
在备用槽内加入所需体积二分之一的蒸馏水，将蒸馏水加热至50℃，先加入所需七水合硫酸镍和六水合氯化镍，充分搅拌至溶解；维持溶液温度在50℃，加入2g/l活性炭，充分搅拌0.5h，静置2h，经过过滤将液体移至电镀槽；将硼酸用沸水溶解，并过滤后加入电镀槽中；将糖精、1，4-丁炔二醇用沸水溶解，过滤后加入电镀槽，充分搅拌均匀。用瓦楞阴极以0.3a/dm2电解处理，至瓦楞板上低电流密度区银灰色为止；最后加入金刚石微粒和硫化亚铁微粒，并持续搅拌得到电镀液。
2）基体预处理：先将不锈钢基体表面进行绝缘处理，对绝缘好的不锈钢基体浸入除油液中2min，经过水洗后进行氧化处理，得到预处理完成的不锈钢基体；
本实施例中，绝缘处理为在不锈钢基体上套上绝缘卡具，裸露出不锈钢基体4部分上表面，所述不锈钢基体4以及绝缘卡具5的形状如图2所示。基体材质为不锈钢，形状为圆环状，基体外径58.0mm，待电镀部位平面度﹤0.002mm。
本实施例中，所述氧化处理为在5wt%高锰酸钾溶液中浸泡1min，在待镀部位表面形成一层氧化膜。
3）电镀：将步骤2）中预处理完成的基体置于步骤1）得到的镍的电镀液中，以基体为阴极，镍棒为阳极，在外接直流电作用下，电流密度为0.5～2.0a/dm2，温度为55℃，时间为400min，将金刚石微粒、硫化亚铁微粒、以及镍共沉积于不锈钢基体上，得到带有镍-磨料-金属不溶性化合物磨料层的不锈钢基体；
4）预浸渍：将绝缘卡具拆除，使用0.1～0.2mpa的高压气枪，对磨料层外缘进行冲击，使磨料层与不锈钢基体脱离，将磨料层浸入10wt%的稀硫酸溶液中10min初步腐蚀表面，得到多孔型电镀结合剂砂轮。
如图3所示，制备得到的砂轮参数为：直径φ58mm；磨料层环宽：5mm；砂轮厚度：0.05-0.3mm。所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶0.2∶0.1。
砂轮在使用过程中，在含二氧化碳的磨削液的作用下表面不断形成新的气孔。
使用效果：切割过程中磨料层不变形，而且没有出现工件烧伤、崩裂现象。切割的主轴转速30000rpm，切深0.8mm，进刀速度达到50mm/s。
实施例2
制备用于切割硅玻璃板的多孔型电镀结合剂砂轮的制备方法：
1）电镀液配置
在蒸馏水中加入七水合硫酸镍、六水合氯化镍、活性炭、硼酸、糖精、1，4-丁炔二醇混合均匀并过滤，再加入金刚石和硫化亚铁，即得到镍的电镀液；本实施例中，所述镍的电镀液的各物质的浓度为七水合硫酸镍300g/l，六水合氯化镍30g/l，硼酸40g/l，糖精1.0g/l，1,4-丁炔二醇0.5g/l，金刚石微粒1.0g/l，硫化亚铁微粒0.5g/l。
其中金刚石微粒的粒度为m20/30；硫化亚铁微粒尺寸为3～6μm。
上述组分的电镀液按照以下步骤配置：
在备用槽内加入所需体积二分之一的蒸馏水，将蒸馏水加热至60℃，先加入所需七水合硫酸镍和六水合氯化镍，充分搅拌至溶解；维持溶液温度在60℃，加入3g/l活性炭，充分搅拌0.5h，静置2h，经过过滤将液体移至电镀槽；将硼酸用沸水溶解，并过滤后加入电镀槽中；将糖精、1，4-丁炔二醇用沸水溶解，过滤后加入电镀槽，充分搅拌均匀。用瓦楞阴极以0.3a/dm2电解处理，至瓦楞板上低电流密度区银灰色为止；最后加入金刚石微粒和硫化亚铁微粒，并持续搅拌得到电镀液。
2）基体预处理：先将不锈钢基体表面进行绝缘处理，对绝缘好的不锈钢基体浸入除油液中2min，经过水洗后进行氧化处理，得到预处理完成的不锈钢基体；
本实施例中，绝缘处理为在不锈钢基体4上套上绝缘卡具5，裸露出不锈钢基体4部分上表面，所述不锈钢基体4以及绝缘卡具5的形状如图2所示。基体材质为不锈钢，形状为圆环状，基体外径54.0mm，待电镀部位平面度﹤0.002mm。
本实施例中，所述氧化处理为在10wt%高锰酸钾溶液中浸泡1min，在待镀部位表面形成一层氧化膜。
3）电镀
电镀的示意图如图1所示，将步骤2）中预处理完成的不锈钢基体置于步骤1）得到的镍的电镀液中，以基体为阴极，镍棒为阳极，在外接直流电作用下，电流密度为0.5～2.0a/dm2，温度为55℃，时间为400min，将金刚石微粒、硫化亚铁微粒、以及镍共沉积于不锈钢基体上，得到带有镍-磨料-金属不溶性化合物磨料层的不锈钢基体。
4）砂轮表面初腐蚀
将绝缘卡具拆除，使用0.1～0.2mpa的高压气枪，对磨料层外缘进行冲击，使磨料层与不锈钢基体脱离，将砂轮浸入10wt%的硫酸溶液中12min，使砂轮表面腐蚀成气孔。
如图3所示，制备得到的砂轮参数为：直径φ54mm；磨料层环宽：3mm；砂轮厚度：0.05-0.3mm。所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶0.05∶0.1。
砂轮在使用过程中，在含二氧化碳的磨削液的作用下表面不断形成新的气孔。
使用效果：用于切割硅玻璃板，切割过程中磨料层不变形，而且没有出现工件烧伤、崩裂现象。切割的主轴转速29000rpm，切深0.7mm，进刀速度达到55mm/s。
实施例3
制备多孔型电镀结合剂砂轮的制备方法：
1）电镀液配置
在蒸馏水中加入七水合硫酸镍、六水合氯化镍、活性炭、硼酸、糖精、1，4-丁炔二醇混合均匀并过滤，再加入磨料和金属不溶性化合物微粒，即得到镍的电镀液；本实施例中，所述镍的电镀液各物质的浓度为七水合硫酸镍270g/l，六水合氯化镍40g/l，硼酸37g/l，糖精0.9g/l，1,4-丁炔二醇0.4g/l，cbn微粒0.5g/l，硫化锰微粒0.3g/l。
其中cbn微粒的粒度为m50/70；硫化锰微粒尺寸为5-10μm。
上述组分的电镀液按照以下步骤配置：
在备用槽内加入所需体积二分之一的蒸馏水，将蒸馏水加热至55℃，先加入所需七水合硫酸镍和六水合氯化镍，充分搅拌至溶解；维持溶液温度在55℃，加入2.5g/l活性炭，充分搅拌0.5h，静置0.5h，经过过滤将液体移至电镀槽；将硼酸用沸水溶解，并过滤后加入电镀槽中；将糖精、1，4-丁炔二醇用沸水溶解，过滤后加入电镀槽，充分搅拌均匀。用瓦楞阴极以0.3a/dm2电解处理，至瓦楞板上低电流密度区银灰色为止；最后加入cbn微粒和硫化锰微粒，并持续搅拌得到电镀液。
2）基体预处理
先将铝基体表面进行绝缘处理，对绝缘好的铝基体浸入除油液中2min，经过水洗后进行氧化处理，得到预处理完成的铝基体；
本实施例中，绝缘处理为在铝基体4上套上绝缘卡具5，裸露出铝基体4部分上表面，所述铝基体4以及绝缘卡具5的形状如图2所示。基体材质为铝，形状为圆环状，基体外径60.0mm，待电镀部位平面度﹤0.002mm。
本实施例中，所述氧化处理为在5wt%高锰酸钾溶液中浸泡1min，在待镀部位表面形成一层氧化膜。
3）电镀
电镀的示意图如图1所示，将铝基体放入电镀液中，以铝基体为阴极，镍棒为阳极，在外接直流电作用下，电流密度为0.5～2.0a/dm2，温度为55℃，时间为600min，形成所需厚度的带有镍-cbn-硫化锰磨料层的铝基体。
4）砂轮表面初腐蚀
将绝缘卡具拆除，将砂轮浸入10wt%的硫酸溶液中8min，使砂轮表面腐蚀成气孔。
制备得到的砂轮参数为：直径φ60mm；磨料层环宽：5mm；砂轮厚度：0.3mm。所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶0.1∶0.07。
砂轮在使用过程中，在含二氧化碳的磨削液的作用下表面不断形成新的气孔。
使用效果：切割过程中磨料层不变形，而且没有出现工件烧伤、崩裂现象。切割的主轴转速30000rpm，切深0.9mm，进刀速度达到50mm/s。
实施例4
制备多孔型电镀结合剂砂轮的制备方法：
1）电镀液配置
在蒸馏水中加入七水合硫酸镍、六水合氯化镍、活性炭、硼酸、糖精、1，4-丁炔二醇混合均匀并过滤，再加入磨料和金属不溶性化合物微粒，即得到镍的电镀液；本实施例中，所述镍的电镀液各物质的终浓度为七水合硫酸镍270g/l，六水合氯化镍40g/l，硼酸37g/l，糖精0.9g/l，1,4-丁炔二醇0.4g/l，cbn微粒0.5g/l，三硫化二钴微粒0.1g/l，硫化铜微粒0.2g/l。
其中cbn微粒的粒度为m1/2；三硫化二钴微粒和硫化铜微粒尺寸为5-10μm。
上述组分的电镀液按照以下步骤配置：
在备用槽内加入所需体积二分之一的蒸馏水，将蒸馏水加热至55℃，先加入所需七水合硫酸镍和六水合氯化镍，充分搅拌至溶解；维持溶液温度在55℃，加入2.5g/l活性炭，充分搅拌0.5h，静置1h，经过过滤将液体移至电镀槽；将硼酸用沸水溶解，并过滤后加入电镀槽中；将糖精、1，4-丁炔二醇用沸水溶解，过滤后加入电镀槽，充分搅拌均匀。用瓦楞阴极以0.3a/dm2电解处理，至瓦楞板上低电流密度区银灰色为止；最后加入cbn微粒三硫化二钴微粒和硫化铜微粒，并持续搅拌得到电镀液。
2）基体预处理
先将铜基体表面进行绝缘处理，对绝缘好的铜基体浸入除油液中2min，经过水洗后进行氧化处理，得到预处理完成的铜基体；
本实施例中，绝缘处理为在铜基体4上套上绝缘卡具5，裸露出铜基体4部分上表面，所述铜基体4以及绝缘卡具5的形状如图2所示。基体材质为铜，形状为圆环状，基体外径60.0mm，待电镀部位平面度﹤0.002mm。
本实施例中，所述氧化处理为在10wt%高锰酸钾溶液中浸泡1min，在待镀部位表面形成一层氧化膜。
3）电镀
电镀的示意图如图1所示，将铜基体放入电镀液中，以基体为阴极，镍棒为阳极，在外接直流电作用下，电流密度为0.5～2.0a/dm2，温度为55℃，时间为100min，形成所需厚度的带有镍-cbn-硫化铜-三硫化二钴磨料层的铜基体。
4）砂轮表面初腐蚀
将绝缘卡具拆除，并将砂轮浸入10wt%的硫酸溶液中8min，使砂轮表面腐蚀成气孔。
制备得到的砂轮参数为：直径φ60mm；磨料层环宽：5mm；砂轮厚度：0.05-0.3mm。所述镍结合剂、磨料、金属不溶性化合物的质量比为1∶0.01∶0.03。
砂轮在使用过程中，在含二氧化碳的磨削液的作用下表面不断形成新的气孔。
使用效果：切割过程中磨料层不变形，而且没有出现工件烧伤、崩裂现象。切割的主轴转速30000rpm，切深0.9mm，进刀速度达到50mm/s。
以上实施例仅为较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，并不脱离本发明技术方案的实质和范围。