一種磁性磨料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁性磨料，屬于機(jī)械加工及工具領(lǐng)域。該磁性磨料包括磁性材料、鎳磷鍍層和金剛石顆粒；其中，磁性材料為條狀，該條狀的磁性材料作為內(nèi)核包裹有一層鎳磷鍍層，該鎳磷鍍層是經(jīng)過化學(xué)鍍得到的含有磷固溶體的鍍鎳層，鎳磷鍍層中鑲嵌有金剛石顆粒。由此構(gòu)成的磁性磨料使用時(shí)，由于針狀磨料轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于球狀的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且在磁場中磁化明顯，所以該種磨料在磁場中具有更大的動(dòng)能。與傳統(tǒng)的顆粒狀磨料相比，加工效率大大提高。將大小不同的磁性基體材料與不同粒徑的金剛石微粒搭配使用，可滿足各類磁性研磨加工的需要。
【專利說明】一種磁性磨料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工及工具領(lǐng)域，涉及到一種磁性磨料，尤其是一種適用于非磁性材料磁力研磨的磁性磨料。
【背景技術(shù)】
[0002]磁力研磨技術(shù)是利用磁性磨料與輔助磁場的作用下進(jìn)行精密研磨的一種加工工藝，該工藝柔性很好，既適用于平面研磨加工，又適用于三維復(fù)雜曲面的加工，尤其是對于管道內(nèi)壁、小口腔體等難加工表面的加工，磁力研磨具有很大的優(yōu)勢。磁力研磨加工具有適應(yīng)性強(qiáng)、可控性好，具有溫升小、無加工變質(zhì)層、加工質(zhì)量高以及工具無需進(jìn)行磨損補(bǔ)償、無需修形等特點(diǎn)，可廣泛運(yùn)用于磨具制造、醫(yī)療器械、電子、光學(xué)等各行業(yè)中。例如在常規(guī)的磁力研磨中，將工件置于N、S磁極中間，工件與磁極間留有一定量的間隙，然后將磨料放入磁場中，磁性磨料在磁場的磁化作用下，沿著磁力線的方向有序排列形成磁力刷。當(dāng)工件與磁極相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁力刷就會(huì)對工件表面進(jìn)行研磨加工。
[0003]由于磁性磨料對研磨加工效率、精度、表面質(zhì)量起著決定性作用，因此磁性磨料性能的高低是制約磁性研磨加工技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。
[0004]目前所使用的磁性磨料形狀為顆粒狀，主要是由粘結(jié)法或燒結(jié)法制得。具體來說，這兩種方法都是將鐵磁相和磨粒相混合后經(jīng)粘結(jié)或燒結(jié)結(jié)合到一起，后經(jīng)破碎、篩分獲得磁性磨料。這兩種方法成本較低，可大規(guī)模應(yīng)用，所得的磨料的壽命也可以接受，但仍有幾點(diǎn)不足。燒結(jié)法和粘結(jié)法制備的磁性磨料為顆粒狀，在磁場中磁化不明顯，在運(yùn)動(dòng)變化的磁場中只能跟隨磁極做簡單的運(yùn)動(dòng)，對磁場的運(yùn)動(dòng)和磁力線的變化不敏感；而且顆粒狀磨料轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，具有的能量??；研磨效率有待提高。而且現(xiàn)階段的制備過程中，將磨料破碎篩分時(shí)，單個(gè)磨粒上的鐵磁相與磨粒相分布不均勻，這也限制了研磨區(qū)域表面粗糙度的進(jìn)一步提聞。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有磨料的不足，提供一種磁性磨料用于非磁性材料的磁力研磨加工。
[0006]一種磁性磨料，其技術(shù)解決方案是，該磁性磨料包括磁性材料、鎳磷鍍層和金剛石顆粒；其中，磁性材料為條狀，該條狀的磁性材料作為內(nèi)核包裹有一層鎳磷鍍層，鎳磷鍍層是經(jīng)過化學(xué)鍍得到的含有磷固溶體的鍍鎳層，鎳磷鍍層中鑲嵌有金剛石顆粒。
[0007]其中，磁性材料的磁導(dǎo)率大于200,直徑0.2~Imm,長度1.5~5mm,長徑比3~10。鎳磷鍍層中磷元素的含量低于5%;金剛石顆粒的粒徑為I μπι~10 μπι，且金剛石顆粒體積的2/3~3/4包覆在鎳磷鍍層中。
[0008]本發(fā)明的磁性磨料使用時(shí)，將其投入到傳統(tǒng)的磁力研磨器或磁力滾拋機(jī)中，由磁極吸附磁性磨料形成的、混合有研磨液的磨粒刷在工件表面進(jìn)行加工。假定單個(gè)顆粒狀磨料和針狀磨料的質(zhì)量相同，當(dāng)針狀磨料的長徑比取4~10時(shí),單個(gè)針狀磨料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是顆粒狀磨料轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的4~13.5倍，在其他外部條件一樣的情況下，針狀磨料的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是顆粒狀磨料的4~13.5倍，而且針狀磨料在磁場中磁化明顯，所以該種磨料在磁場中具有比傳統(tǒng)顆粒狀磨料更大的動(dòng)能；而且正因?yàn)槠浯呕黠@，磨料能隨著磁場的變化做出各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，不僅有顆粒狀磨料對工件表面的磨削滾動(dòng)劃擦，還有對工件表面的撞擊，類似于噴丸的作用。相比之下，顆粒狀磨料的運(yùn)動(dòng)較為簡單。因此在其他外部條件不變的情況下，針狀磨料的加工效率更高。
[0009]本發(fā)明與傳統(tǒng)的顆粒狀磨料相比，針狀磨料在運(yùn)動(dòng)變化的磁場中具有更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和更大的動(dòng)能，除了對加工表面有劃擦擠壓切削，還有對加工表面的碰撞噴丸強(qiáng)化作用，使得該種磁性磨料的加工效率更高。并可以根據(jù)實(shí)際需要，將不同大小的基體與不同粒徑的金剛石微粒搭配組合使用，適宜規(guī)模化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是磁性磨料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是放大100倍的磁性磨料表面形貌。
[0012]圖中:1磁性材料；2鎳磷鍍層；3金剛石顆粒。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在實(shí)施例中，磁性材料采用市售鐵絲剪短所得，長度3mm，直徑0.75mm，長徑比為4，將其作為磁性磨料的內(nèi)核。選用純度為99%的粒徑為5 μ m的金剛石顆粒。 [0014]I)材料預(yù)處理:
[0015]金剛石顆粒的預(yù)處理:將金剛石經(jīng)丙酮浸泡并在超聲波清洗器中分散30min、清洗、置于lmol/L的氫氧化鈉溶液中煮沸，沖洗，置于50%-65%的濃硝酸中煮沸，沖洗，烘干；
[0016]鐵絲的預(yù)處理:將鐵絲置于lmol/L氫氧化鈉溶液中煮沸，沖洗，置于清水中并在超聲波清洗器上清洗lOmin，置于7%的鹽酸中活化1.5min，沖洗；
[0017]2)配制堿性化學(xué)鍍液:
[0018]選取鍍液各組分濃度為:硫酸鎳為20g/L、次磷酸鈉為20g/L、檸檬酸鈉為80g/L、硫酸銨為40g/L、硼酸為15g/L、丁二酸為7g/L、十二烷基硫酸鈉為10mg/L、硫脲為2mg/L、磨料為10g/L，按溶液體積500ml稱取各組分；原料純度均為分析純；
[0019]將硫酸鎳、檸檬酸鈉、硫酸銨和硼酸溶于去離子水中配制成混合溶液(I);將次磷酸鈉溶解于水中，在攪拌條件下加入混合溶液(I)中得到混合溶液(2);向混合溶液(2)中溶液加入穩(wěn)定劑、再加入10g/L步驟I中處理好的金剛石微粉得到混合溶液(3);用濃氨水調(diào)節(jié)混合溶液(3)的PH至8。
[0020]3)化學(xué)復(fù)合鍍制備磁性磨料:
[0021]將裝有該鍍液的容器置于磁力攪拌器上，取磁性材料的裝載比為1.5dm2/L，將磁性材料加入到鍍液中，設(shè)定磁力攪拌器的加熱溫度為70 °C,磁力轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速200r/min,施鍍一小時(shí)，制得磁性磨料。
【權(quán)利要求】
1.一種磁性磨料，其特征在于，該磁性磨料包括磁性材料、鎳磷鍍層和金剛石顆粒；其中，磁性材料為條狀，該條狀的磁性材料作為內(nèi)核包裹一層鎳磷鍍層，該鎳磷鍍層是經(jīng)過化學(xué)鍍得到的含有磷固溶體的鍍鎳層，鎳磷鍍層中鑲嵌有金剛石顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性磨料，其特征在于，所述磁性材料的磁導(dǎo)率大于200,直徑0.2~Imm,長度1.5~5mm,長徑比3~10。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁性磨料，其特征在于，所述的鎳磷鍍層中磷元素的含量低于5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種磁性磨料，其特征在于，所述的金剛石顆粒的粒徑為I μ m~10 μ m， 且金剛石顆粒體積的2/3~3/4包覆在鎳磷鍍層中。
【文檔編號】C09K3/14GK103756638SQ201410016675
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】金洙吉, 張濤, 張春宇, 康仁科 申請人:大連理工大學(xué)