本发明涉及一种电沉积装置，特别是涉及一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置。
背景技术
工业用人造微粉金刚石的平均粒径均小于50μm，利用此类金刚石制备的磨具，具有良好的磨削性能，可实现对光学零件、半导体材料、工程陶瓷等硬脆材料的精密超精密加工。如微粉金刚石铣磨头可用来对硬脆性材料进行磨面、磨边、倒角以及开槽；微粉金刚石超薄锯片可用来进行硬脆性材料的下料、切断等操作。目前主要有金属基、树脂基以及陶瓷基三种结合剂的金刚石磨具。由于金属具有良好的强度、硬度和韧性的匹配以及耐温导热性能，利用金属结合剂制成的金刚石磨具相应地成为应用最为广泛的超硬材料工具。
现阶段金属结合剂微粉金刚石磨具的制备技术可分为三大类：电镀、烧结和钎焊。其中，烧结和钎焊工艺均在专业设备提供的高温环境下进行，微粉金刚石易发生热损伤，磨粒强度降低；且采用直接混料或撒料的方式排布金刚石，其微粉金刚石在熔融钎料中易团聚，使磨粒分布均匀性差，因而只能制备小磨粒浓度的磨具，其性能及寿命远不能满足材料加工制造的需要。而电镀工艺则是在预先加工并处理好的基体型面上，电沉积一层或者多层金刚石单晶颗粒与结合剂(金属或合金)的复合镀层，整个实验在50℃左右的溶液环境下进行，一定浓度的金刚石磨料弥散地被机械包镶在镀层中。因此利用此工艺来制备微粉金刚石工具可有效规避上述问题。进一步地，如何保证微粉磨粒在镀液及镀层能够有效分散与均布，一直是电镀金刚石工具工艺探索中的重点与难点。
实验发现：电镀微粉金刚石磨具仍存在由于制备工艺不稳定致使磨粒分散性差等问题，最终会使加工过程中的磨削力不均衡而产生振动，引起所加工材料的损伤；同时也会使工具与工件摩擦磨损严重，导致磨粒大量脱落，且在磨削表面产生大量的热量，最终影响磨削表面的质量与精度。这些问题严重制约着微粉金刚石的应用与推广，因此探究怎样控制好电沉积工艺参数，使金刚石工具磨粒分布更加均匀，从而提升微粉磨具性能显得尤为重要。而在电沉积工艺中，搅拌速度、位置以及间歇性搅拌，极板之间的距离对沉积结果影响很大。如果搅拌速度太慢，微粒不能充分悬浮，微粒在镀液中的有效浓度会降低，无法达到配方浓度值；而搅拌速度太快，微粒在基体表面难于停留，而且还会使已吸附的微粒重新落入镀液之中，不利于基质金属与微粒的共沉积。另外搅拌桨位于镀槽底部，阴极基体位于镀槽中部，并且采用间歇搅拌的形式进行搅拌，镀上的金刚石分布较佳。尚缺少一种可较为灵活改变搅拌速度且同时满足以上工艺要求的实验装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置，它不仅可调节搅拌的速度、位置，阴阳极板的间距，而且还能实现间歇性的搅拌。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置，包括镀槽和底座，所述镀槽装接于所述底座的顶部，且所述底座具有安装空腔；所述渡槽内装盛有镀液，所述镀槽内设有基体和阳极镍板，所述基体和阳极镍板具有一定间隔地浸泡于所述镀液内，并分别通过导电性组件引出至所述渡槽外；
所述镀槽的底部设有从动搅拌子，所述底座的安装空腔内设有主动转动子和控制该主动转动子转动的控制组件，所述主动转动子和所述从动搅拌子同轴设置且联动设置，使得所述主动转动子带动所述从动搅拌子在镀槽内转动。
在一较佳实施例中：所述主动转动子和所述从动搅拌子通过互相吸引的磁铁形成联动连接。
在一较佳实施例中：所述控制组件包括驱动电机、调速器和调速旋钮；所述驱动电机通过所述调速器与所述主动转动子联动；所述调速旋钮安装于所述调速器，并调节该调速器的传动比例,使转速vr为250～550rpm。
在一较佳实施例中：所述调速器为数显pmw调速器,该调速器为闭环控制，不受输入电压ui波动和负载pl变化的影响，即使在所述镀液呈紊流的状态下，仍能实现智能稳速和过载保护。
在一较佳实施例中：所述控制组件还包括定时模块，该定时模块接入所述驱动电机的电路中，并使该驱动电机周期性导通,导通时间tn与断开时间tf设置适宜的大小及比例须通过具体实验探究。
在一较佳实施例中：所述主动转动子和从动搅拌子分别具有两个可转动的叶片结构，该主动转动子的叶片结构与所述从动搅拌子的叶片结构一一对应，且在每一个所述叶片结构的端部设有永磁体；所述主动转动子的永磁体和从动搅拌子的永磁体磁极相反，通过永磁体间的吸引，使得主动转动子带动所述从动搅拌子实现同步转动。
在一较佳实施例中：所述从动搅拌子的永磁体和所述主动转动子的永磁体为端面相对，并且所述永磁体为经绝缘处理的圆柱状永磁体。
在一较佳实施例中：所述导电性组件为沿着竖直方向延伸的线形槽，所述阳极镍板、基体分别与一个线形槽滑动连接，通过线形槽改变所述阳极镍板、基体在竖直方向上的位置，使得所述阳极镍板与所述基体，所述基体与所述从动搅拌子之间的间距d1和d2相等。
在一较佳实施例中：所述搅拌桨与所述镀槽底部的间距d3设置为1～3mm，较小的距离可避免在搅拌过程中，金刚石颗粒聚集在槽底。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1、通过主动转动子带动所述从动搅拌子在所述渡槽内转动，另外搅拌桨位于镀槽底部，阴极基体位于镀槽中部，并且阴阳两极板间距可调，避免了阴极基体置于槽底，搅拌桨在阴极板上方时制备的镀层金刚石分布过于密集，而使得所制备金刚石磨具在加工过程中易堵塞。
2、起搅拌作用的关键组件，从动搅拌子和主动转动子两者无直接接触，保证了渡槽的密封性，且从动搅拌子的转速可通过控制组件进行调节，能根据金刚石颗粒的大小、浓度以及上砂密度选用相适应的转速，使镀上金刚石分布更加均匀。
3、所述控制组件设有定时模块，使所述主动转动子实现周期性转动，并带动所述从动搅拌子周期性转动。这种间歇性的搅拌形式，可使微细的金刚石颗粒充分悬浮，当停止搅拌镀液，金刚石又由于重力作用落至阴极基体上，进一步地被基质金属固定。有助于使微粒更容易沉积于基体的表面，改善上砂质量。
附图说明
图1是本发明优选实施例的正视图；
图2是本发明优选实施例的俯视图；
图3是本发明优选实施例中从动搅拌子的局部放大图。
图4是本发明优选实施例中镀槽内部安装示意图；
图5为本发明优选实施例1-9中超景深显微镜下观察磨粒的分布情况图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置不局限于实施例。
参见图1至图3所示，本发明的一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置，包括镀槽和底座2，所述镀槽装接于所述底座2的顶部，且所述底座2具有安装空腔；所述渡槽1内装盛有镀液，所述镀槽内设有基体12和阳极镍板11，所述基体12和阳极镍板11具有一定间隔地浸泡于所述镀液内，并分别通过导电性组件14引出至所述渡槽1外；所述镀槽的底部设有从动搅拌子13，所述底座2的安装空腔内设有主动转动子31和带动该主动转动子31转动的控制组件3，所述主动转动子31和所述从动搅拌子13同轴设置，并通过永磁体形成联动连接。
所述控制组件3包括驱动电机、调速器32和调速旋钮34；所述驱动电机通过所述调速器32与所述主动转动子31联动；所述调速旋钮34安装于所述调速器32，并调节该调速器32的传动比例。所述调速器32为数显pmw调速器32。所述控制组件3还包括定时模块33，该定时模块33接入所述驱动电机的电路中，并使该驱动电机周期性导通。所述驱动电机通过联轴器35与所述主动转动子31联动。
参见图3所示，所述从动搅拌子13具有可转动的二个叶片结构，且该叶片结构的端部设有永磁体131。该从动搅拌子13通过轴承133可转动地装接于一转轴132，该转轴132固定于所述渡槽1的底部。
所述主动转动子31具有可转动的二个叶片结构，该主动转动子31的叶片结构与所述从动搅拌子13的叶片结构一一对应，并在该叶片结构的端部设有对应的永磁体311；为在所述控制组件3带动下转动的叶片构件，且该叶片结构与所述从动搅拌子13的叶片结构一一对应，并通过端部所设置的永磁体131和311带动所述从动搅拌子13转动。所述从动搅拌子13的永磁体131和所述主动转动子31的永磁体311为端面相对的柱形永磁体，并且从动搅拌子13的永磁体131和所述主动转动子31的永磁体311磁极相反。
所述阳极镍板11通过一塑料平口夹15进行固定。
所述导电性组件14为二个沿着竖直方向延伸的槽形线槽，所述阳极镍板11和所述基体12分别可滑动地安装于不同的槽形线槽中，并通过滑动调整所述阳极镍板11和所述基体12在竖直方向上的位置，从而改变阳极镍板11和所述基体12之间的间距。
本发明的使用过程如下：先配好镀液，将准备好的器材，按图纸要求组装，并调节好阳极镍板11和所述基体12之间的距离，将驱动电机、数显pmw调速器32、数显时间继电器33正确接线，调速旋钮8的各自的接线要求，用导线将元器件联接在万用电表和稳压直流电源上。最后开启电源开关，调节调速旋钮34和数显时间继电器33到特定金刚石电沉积实验对应的参数。最后得到金刚石磨粒均匀分布的微粉金刚石工具，实验完毕后关闭电源开关后按前所述反向操作即可。
实施例1：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为300rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为2cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和5s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例2：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为300rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为4cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和10s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例3：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为300rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距均d1及d2设为6cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和15s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例4：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为400rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为2cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和10s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例5：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为400rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为4cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和15s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例6：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为400rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为6cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和5s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例7：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为500rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为2cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和15s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例8：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为500rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为4cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和5s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
实施例9：
一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置按照所述实施例的步骤安装好，所述从动搅拌子13的速度vr设为500rpm，其与所述基体12，以及所述基体12与阳极镍板11的间距d1及d2均设为6cm，且一个周期所述搅拌间歇时间tn与tf分别设为10s和10s。在其他电铸参数适宜的情况下，进行电沉积制备金刚石微粉金刚石工具实验，在超景深显微镜下观察磨粒的分布情况。
参见图5及表1，图5为所述实施例1～9的实验结果，表1描述了所制备金刚石微粉金刚石工具磨粒分布均匀性。
从实验结果可以看出，本发明具体实施例3的方案所制备的电沉积金刚石微粉金刚石工具磨粒分布最均匀，电铸效果最好；所述从动搅拌子13转动的速度越小，所述基体12与阳极镍板11和从动搅拌子13的间距越大，所述搅拌间歇时间比越小，所电沉积的金刚石排布越理想。
表1
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种微粉金刚石磨具制备中实现磨粒均布的实验装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。