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【簡(jiǎn)介】
通過不同結(jié)合劑的組織和性能研究，確定了適宜光學(xué)玻璃加工用電鍍金剛石工具結(jié)合劑的類型以及制備電鍍金剛石工具的最佳工藝條件。研究表明：試驗(yàn)采用的電鍍金剛石工具制備工藝能保證工具在使用過程中具有良好的綜合性能和較好的加工效果。
關(guān)鍵詞：電鍍金剛石工具， 光學(xué)玻璃， 結(jié)合劑， 組織， 鉆孔
1 引言
電鍍金剛石工具廣泛應(yīng)用于玻璃加工業(yè)，解決好工具結(jié)合劑與金剛石磨料的匹配問題，可使制造成本、加工效率和使用壽命達(dá)到最佳狀態(tài)[1]。鎳一鈷電鍍金剛石工具初期加工效率高，隨后急劇下降，使用壽命低。為提高其壽命，一是用鎳—鈷合金作結(jié)合劑，選用高強(qiáng)度金剛石，但生產(chǎn)成本高；二是改用新的結(jié)合劑，須保證硬度、耐磨性適中，使金剛石與結(jié)合劑同步消耗，生產(chǎn)成本與鍍鎳一鈷合金相當(dāng)[2]。普通鎳鍍層硬度較低，耐磨性較差，常在普通鎳鍍液中添加適量光亮劑，以提高鍍層硬度和耐磨性。為此，選取普通鎳、亮鎳和鎳姑結(jié)合劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，以確定適于光學(xué)玻璃加工的結(jié)合劑類型，并通過鉆孔加工試驗(yàn)加以檢驗(yàn)。
2 試驗(yàn)
使用A3鋼薄板(30×12×1．4mm)作為基體制取鍍層，并在不同溫度下進(jìn)行熱處理，研究鍍液種類、熱處理溫度對(duì)鍍層性能的影響，分析鍍層性能變化成因，初步確定適于光學(xué)玻璃加工用電鍍金剛石工具的結(jié)合劑類型，然后制備電鍍金剛石工具，進(jìn)行鉆孔加工試驗(yàn)，進(jìn)一步確定結(jié)合劑類型。
試驗(yàn)過程如下：配制普通鎳、鎳-鈷以及亮鎳鍍液[3]，制備三種結(jié)合劑鍍層，分別在100℃、200℃、300℃、480℃下保溫1h，進(jìn)行去氫熱處理；用HXD一1000TC帶圖像分析手動(dòng)轉(zhuǎn)塔顯微硬度計(jì)測(cè)定硬度；用XQ一2型金相鑲嵌機(jī)制備橫截面金相試樣；用金相顯微鏡觀察鍍層組織。
鉆孔加工試驗(yàn)用工具的基體材料為45鋼，選用粒度為50／60的MBD4型金剛石。制備三種結(jié)合劑工具并經(jīng)100℃、200℃、300℃、4O0℃熱處理，經(jīng)超聲波清洗并烘干，稱量鉆孔前、后電鍍金剛石工具的質(zhì)量。鉆孔用設(shè)備為Z4006臺(tái)式鉆床，nmax=5800r／min，水冷卻，加工對(duì)象為I<q光學(xué)玻璃，鉆孔深度為5mm。考查指標(biāo)為材料去除率和磨削比。
3 試驗(yàn)結(jié)果
3．1 結(jié)合劑類型
圖1為鍍層硬度與熱處理溫度之間的關(guān)系，亮鎳鍍層的鍍后硬度最高，鎳一鈷的次之，普通鎳的最低。普通鎳、鎳姑鍍層硬度隨熱處理溫度變化不明顯，而亮鎳鍍層硬度則隨溫度發(fā)生明顯變化。選擇不同工藝條件的三種鍍層截面組織比較(見圖2)，尋找引起硬度變化的原因。分析圖2可得結(jié)論：
由于三種鍍液配方不同，鍍后所獲鍍層具有不同組織，其組織特點(diǎn)如下：普通鎳鍍層沒有明顯的層狀，呈現(xiàn)為垂直于基體表面的柱狀晶組織，只含鎳和極少量的硫，鍍后晶粒相對(duì)粗大，所以硬度低。由于
鎳-鈷鍍液中加入了硫酸鈷(CoSO4)，鍍層不再是普通鎳，而是錘鈷合金，鈷固溶于鎳晶格中會(huì)引起正畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使硬度、強(qiáng)度相對(duì)于普通鎳有所提高[4]。對(duì)于蹴和亮鎳，由于鍍液中添加了光亮劑，使鍍層組織晶粒細(xì)小，產(chǎn)生壓應(yīng)力[5]，并且使鍍層在鍍后獲得柱狀和層狀混合組織鍍層，晶粒細(xì)小，組織致密，因此硬度要高于普通鎳鍍層。而亮鎳鍍液中的十二烷基硫酸鈉(c12H25s04Na)以及第一類光亮劑如糖精(C6H4s02NHCO)中都含有硫，與鎳形成硫化鎳，其類型主要是α-Ni3S2，以細(xì)小顆粒狀態(tài)作為第二相均勻分布在鎳基體上，從而產(chǎn)生彌散硬化，使鍍層的塑性、韌性稍有下降，而強(qiáng)度、硬度有所增加。因鍍后組織晶粒細(xì)小和彌散硬化效果，亮鎳鍍層硬度高于鎳-鈷鍍層。
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