微细金刚石颗粒表面涂覆Ni-P合金及其加工性能评价

摘要

固结磨料研磨技术具有绿色环保、加工成本低和加工效率高等特点，是近年来迅速发展起来的一种研磨加工新工艺。金刚石磨粒是固结磨料研磨的常用磨料，但是由于金刚石颗粒在加工过程中易脱落，利用率大大降低；在金刚石磨粒表面镀镍可以提高树脂基体对磨粒的把持能力，进而提高金刚石的利用率。
　　本文通过化学镀镍的方法，在金刚石微粉表面镀覆一层Ni-P合金层；并使用镀镍金刚石微粉制备了固结磨料研磨垫，通过连续研磨实验和相关测试系统对金刚石形貌及其加工性能进行了评价。主要研究内容和结果如下：
　　（1）研究了络合剂及还原剂对镀层P含量及包覆率的影响，并通过SEM观察了不同P含量下金刚石颗粒的微观形貌。结果表明：同等条件下，络合剂的络合能力越强镀层P含量越高，还原剂含量越高镀层P含量越高；络合剂络合能力越强镀层包覆率越低，还原剂含量越高镀层包覆率越高；镀覆后金刚石颗粒的表面粗糙度随着P含量的上升而增大。
　　（2）探索了不同镀层 P含量金刚石在固结磨料垫中的加工特性，对比了不同研磨垫加工过程中的摩擦系数、声发射信号、材料去除率、工件表面质量以及加工后研磨垫的磨损量；并与电镀金刚石进行了对比。结果表明：研磨过程中的摩擦系数、材料去除速率和工件表面粗糙度随着P含量的增加呈先增大后减小的趋势；中磷镀层金刚石研磨垫的加工效率及其稳定性最好，连续加工50 min后材料去除速率为6.4μm/min，保持度为58.8％，约为低磷金刚石保持度的1.2倍；研磨后研磨垫的磨损量随着P含量的增大而降低；电镀金刚石表面粗糙度及加工性能均介于低磷与中磷镀层金刚石之间。
　　（3）不同研磨阶段的金刚石在研磨过程中的受力与接触状态存在较大的差异，分别对两种不同粒径的金刚石表面镍覆量进行了优化，并进行了对比。结果表明：粗研过程使用的粗粒径金刚石在研磨过程中的受力及对磨粒把持力的要求均高于细粒径的精研金刚石，所以对镀层表面粗糙度的要求也高于精研金刚石；在研磨K9玻璃过程中40-50μm的金刚石在包覆率50%时研磨效率达到最大值，20-30μm的金刚石在包覆率30%时研磨效率达到最大值。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 金刚石的性质与应用

1.3 金刚石颗粒表面化学镀镍

1.4 固结磨料研磨技术

1.5 课题研究的背景与内容

第二章实验方法与设备

2.1 金刚石微粉表面化学镀镍

2.2 镀镍金刚石的性能表征

2.3 镀镍金刚石固结磨料研磨垫的制备及性能评价

2.4 镀镍金刚石固结磨料研磨垫的性能评价

2.5 本章小结

第三章金刚石微粉表面化学镀镍工艺探索

3.1 镀液成份及工艺条件对镀层P含量的影响

3.2 化学镀镍工艺研究

3.3本章小结

第四章 镀层P含量对金刚石固结磨料研磨垫加工性能的影响

4.1 不同P含量金刚石的化学镀镍

4.2 含镀镍金刚石固结磨料研磨垫的性能评价

4.3 镀层P含量对研磨垫的影响机理探索

4.4 本章小结

第五章 不同研磨阶段磨粒镍覆量的优化

5.1 不同包覆率金刚石的化学镀镍

5.2 不同粒径镀覆金刚石固结磨料研磨垫的性能评价

5.3 包覆率对不同粒径金刚石加工性能的影响机理探索

5.4 本章小结

第六章总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文