專利名稱：電鍍金剛石車針及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)用齒科器械，具體地說(shuō)是一種磨削牙齒的電鍍金剛石車 針。本發(fā)明也涉及一種電鍍金剛石車針的制作工藝。
背景技術(shù)：
金剛石車針是牙科治療中最為常用的器械之一，它是將有一定銳角的金剛石顆 粒，依一定的方向、間距以車針中軸為圓心進(jìn)行粘附或電鍍，制成具有一定切割硬組織 能力的車針。金剛石車針主要由頭部、頸部和柄部三部分組成，其中柄部用于與齒科手 機(jī)相連，頸部是柄部和頭部之間的過(guò)渡，頭部是主要的切削部分。金剛石車針的制造方 法大致可以分為電鍍法和粉末冶金法，其中粉末冶金法主要針對(duì)燒結(jié)型金剛石車針和釬 焊型金剛石車針，金剛石、結(jié)合劑和金屬基體三者之間可以實(shí)現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合，使用 壽命和切削效率都得到了較大地提高，但由于操作溫度高，會(huì)對(duì)金剛石造成一定的熱損 傷而使金剛石強(qiáng)度降低。電鍍法以其工藝簡(jiǎn)單、投資少、操作溫度低、制造方便、適用 于制備精度要求較高、形狀復(fù)雜的金剛石車針等優(yōu)勢(shì)，在臨床應(yīng)用中占據(jù)著無(wú)可爭(zhēng)議的 主導(dǎo)地位。電鍍法制備金剛石車針的原理是一個(gè)共沉積過(guò)程，將金剛石顆粒機(jī)械包埋在金 屬鍍層中。其中，金剛石顆粒起主要的切削作用，鍍層金屬對(duì)金剛石起支撐和結(jié)合作 用，又稱胎體金屬或基質(zhì)金屬，它決定著金剛石顆粒能否充分發(fā)揮切削作用，因此不僅 要具有較高的硬度和耐磨性作保證以防止胎體金屬因過(guò)度磨損而失去對(duì)金剛石的把持， 而且還應(yīng)具有較高的韌性來(lái)緩解使用時(shí)的較大壓力和不時(shí)發(fā)生的沖擊作用。目前，市場(chǎng)上使用的金剛石車針，鑲嵌金剛石的磨削層往往為純Ni鍍層。純鎳 鍍層雖然具有一定的韌性，但其硬度和耐磨性較差，因此電鍍金剛石車針在臨床使用中 經(jīng)常會(huì)發(fā)生金剛石磨粒剝落而引起車針失效。納米復(fù)合鍍層是納米材料應(yīng)用的重大發(fā)展，也是復(fù)合電鍍技術(shù)發(fā)展史上又一次 革命性的創(chuàng)新。納米材料引入復(fù)合鍍層后，納米復(fù)合鍍層表現(xiàn)出優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī) 械性能，賦予材料表面良好的功能性能和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，因而其性能要明顯優(yōu)于普通鍍層。申請(qǐng)?zhí)枮?00610128409.7和申請(qǐng)?zhí)枮?00610128408.2的專利文件中分別公開了 采用納米鎳和納米鎳鈷合金作為金剛石工具的胎體材料來(lái)提高胎體材料的強(qiáng)度、硬度和 耐磨性的方法，達(dá)到了延長(zhǎng)金剛石工具使用壽命的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 目的在于提供一種切削層與基體具有較好的結(jié)合強(qiáng)度，硬度和耐磨性 高，切削效率和使用壽命長(zhǎng)的電鍍金剛石車針。本發(fā)明的目的還在于提供一種電鍍金剛 石車針的制造方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的電鍍金剛石車針包括在車針基體上鍍制的純鎳打底鍍層，鍍制在純鎳 打底鍍層上的合金上砂鍍層和鍍制在合金上砂鍍層上的納米金剛石復(fù)合增厚鍍層。本發(fā)明的電鍍金剛石車針的制造方法為包括車針基體的加工、車針基體和微米金剛石以及納米金剛石粉體的電鍍前處 理、車針頭部多元多層復(fù)合鍍層的制備和電鍍后熱處理；所述多元多層復(fù)合鍍層的制備 過(guò)程包括采用直流電鍍的方法，先在車針頭部電鍍一層金屬鎳作為打底鍍層，然后， 在鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行上砂鍍，使微米金剛石顆粒均勻分布在上砂鍍層中，最 后，在含有納米金剛石粉體的鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行增厚鍍；所述打底鍍鎳層的制 備工藝為沖擊鍍2-5min，電流密度2_4A/dm2 ；—空鍍5_10min，電流密度0.5 2A/ dm2,鍍鎳液成分為 NiSO4 · 6H20 260 300g · I71、NiCl2 · 6H20 40 60g · I71、 H3B03 30 45g · L \十二烷基硫酸鈉0.05 O.lg · L"1, pH值4 6，鍍液溫度40 450C ；所述鎳磷合金液成分為 NiSO4 · 6H20 220 260g · I/1，、NiCl2 · 6H2040 45g · I/1、次亞磷酸鈉35 65g · I/1、氟化鈉25 40g · I71、硼酸35 40g · I71， 鍍液pH值1.8 3.2，上砂電鍍工藝參數(shù)為l_3A/dm2，時(shí)間0.5 1.5h，溫度70 85°C; 所述鎳鎢合金液成分為NiSO4 · 6H20 40 70g · L—1、二水合鎢酸鈉48 80g · L—1、 檸檬酸25 45g · L\檸檬酸銨80 90g · L—1，上砂電鍍工藝為8 20A/dm2，時(shí)間 0.5 lh，溫度 70 80°C。本發(fā)明的電鍍金剛石車針的制造方法還可以包括1、所述的車針基體是不銹鋼基體或鎳鈦合金基體，車針基體的電鍍前處理過(guò)程 包括機(jī)械打磨一非電鍍部分絕緣一有機(jī)化學(xué)除油一堿洗除油一超聲波清洗一熱水清洗 —冷水清洗一化學(xué)浸蝕一冷水清洗一化學(xué)活化。2、所述車針基體的電鍍前處理過(guò)程中的有機(jī)化學(xué)除油采用丙酮溶液，超聲清洗 15min ；堿洗除油采用含有 NaOH 35 45g · L \ Na2CO3 25 35g · I/1、Na3PO4 25 30g · L1或30 35g · L1和Na2SiO3 3 IOg · L—1的堿液，在溫度80°C條件下保溫 20min,然后在超聲條件下清洗IOmin ；所述化學(xué)浸蝕采用HF和HNO3的混合溶液浸蝕至 冒紅煙，混合溶液的體積比為40wt.%的HF 65wt.%的HNO3 = 1 3 ；所述化學(xué)活化 采用HCl和H2SO4的混合溶液、其中HCl 350ml/L和H2SO4 650ml/L或HF和H2SO4的混 合溶液、其中體積比40wt.%的HF 65wt.%的HNO3 = 1 1，活化10-15分鐘。3、所述微米金剛石的電鍍前處理步驟為熱酸洗一水洗至pH為7.0—熱堿洗一 水洗至pH為7.0—超聲波清洗一烘干一浸入電鍍液中備用；所述熱酸洗是指在98wt.%的 濃硫酸和水體積比為1 1的酸溶液中煮沸30min;所述熱堿洗是指在堿液與水的重量比 為1 4的堿液中煮沸30min。4、所述納米金剛石粉體的電鍍前處理過(guò)程包括機(jī)械球磨一混酸功能化一清洗 —冷凍干燥一超聲分散。5、所述上砂鍍采用埋砂法進(jìn)行，即將車針基體以45度角插入砂槽中，上砂一 半時(shí)調(diào)換車針?lè)较颉?br> 6、所述增厚鍍是在含有納米金剛石的鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行，納米金剛石 的濃度為0.5 20g · L107、NHP/納米金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為2A/dm2，時(shí)間0.5_4h，溫度65-70 °C。
8、Ni-W/納米金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為8A/dm2，時(shí)間0.5_3h，溫度 65-75 O。9、所述電鍍后熱處理采用真空熱處理，溫度為350-800°C，保溫時(shí)間 30-150min。一種提供了一種新型結(jié)構(gòu)的電鍍金剛石車針，本發(fā)明也提供了一種以多元多層 復(fù)合鍍層作為切削層的新型結(jié)構(gòu)的電鍍金剛石車針的制造方法。本發(fā)明的特點(diǎn)在于采 用含有納米顆粒的多元多層的復(fù)合鍍層作為車針的切削層，該多元多層復(fù)合鍍層由純鎳 打底鍍層/合金上砂鍍層/納米金剛石復(fù)合增厚鍍層組成，不僅與基體具有較高的結(jié)合 強(qiáng)度，而且具有比單一鍍層更高的硬度和耐磨性，以及對(duì)微米金剛石顆粒的更好的把持 力，從而可以大幅度提高齒科車針的切削效率和使用壽命。本發(fā)明具有切削效率高、使 用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決了電鍍金剛石車針在使用過(guò)程中金剛石顆粒由于胎體金屬過(guò)度磨損 而喪失對(duì)金剛石顆粒的把持力，從而引起金剛石顆粒的過(guò)早脫落的問(wèn)題，可以進(jìn)一步提 高金剛石齒科車針的切削效率和使用壽命。本發(fā)明采用的多元多層復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu)，該多元多層復(fù)合鍍層由純鎳打底鍍層/ 合金上砂鍍層/納米金剛石復(fù)合增厚鍍層組成。采用鎳鍍層作為打底鍍層的目的是保持 車針基體和切削鍍層之間的結(jié)合力；采用合金鍍層的目的是提高切削鍍層的硬度、耐磨 性，并保證切削層中胎體金屬對(duì)金剛石顆粒的把持力；采用納米金剛石復(fù)合鍍層作為增 厚鍍層其目的是提高切削鍍層中胎體金屬的硬度和耐磨性，防止工作過(guò)程中由于胎體金 屬的過(guò)度磨損而導(dǎo)致金剛石顆粒過(guò)早脫落，導(dǎo)致齒科車針切削效率和使用壽命的下降。本發(fā)明中的多元多層復(fù)合鍍層是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一、齒科車針基體 的加工；二、齒科車針基體、微米金剛石顆粒以及納米金剛石的電鍍前處理；三、車針 基體表面多元多層復(fù)合鍍層的制備采用直流電鍍的方法，先在車針頭部電鍍一層金屬 鎳作為打底鍍層，包括沖擊鍍和空鍍；然后，在鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行上砂鍍，使 微米金剛石顆粒均勻分布在上砂鍍層中；最后，在含有納米金剛石粉體的鎳磷或鎳鎢合 金鍍液中進(jìn)行增厚鍍；四、對(duì)制備的金剛石車針進(jìn)行真空熱處理，減小復(fù)合鍍層的內(nèi)應(yīng) 力，進(jìn)一步提高鍍層之間的結(jié)合力。本發(fā)明中步驟一中的齒科車針基體可以是不銹鋼或鎳鈦合金基體，加工方法可 以根據(jù)車針基體的形狀選擇采用機(jī)加工方法或提拉腐蝕加工方法加工出特定形狀的車針 基體，包括車針頭部、頸部和柄部。本發(fā)明中步驟二中的車針基體的電鍍前處理步驟為噴砂一非電鍍部分(柄部 和頸部)絕緣一有機(jī)溶劑化學(xué)除油一堿洗除油一超聲波熱堿洗一熱水清洗一冷水清洗一 化學(xué)浸蝕一冷水清洗一化學(xué)活化。預(yù)處理的目的是去除車針基體表面的氧化膜和油污， 提高車針基體和鍍層之間的結(jié)合力。本發(fā)明中步驟二中的車針基體的絕緣是指將車針基體的非電鍍部分，即車針的 頸部和柄部，用絕緣膠或熱塑管進(jìn)行絕緣。本發(fā)明中步驟二中的微米金剛石的電鍍前處理步驟為熱酸洗一水洗至pH為 7.0 —熱堿洗一水洗至pH為7.0 —超聲波清洗一烘干一浸入電鍍液中備用。熱酸洗是指在濃硫 酸(98wt.% )和水體積比為1 1的酸溶液中煮沸30min ；熱堿洗是指在堿液(含有 NaOH 35 45g · L-1，Na2CO3 25 35g · L-1，Na3PO4 25 30g · L-1 或 30 35g · L-1 和Na2SiO3 3 IOg · L—1)與水的重量比為1 4的堿液中煮沸30min。本發(fā)明中步驟二中的納米金剛石的電鍍前處理的目的是提高納米金剛石在鍍液 中的浸潤(rùn)性，使其在鍍液中均勻分散。本發(fā)明中步驟二中的納米金剛石的電鍍前處理步驟為機(jī)械球磨一混酸(硫酸 和硝酸)中功能化一水洗一冷凍干燥一鍍液中超聲分散。機(jī)械球磨的目的是消除納米金 剛石粉體之間的硬團(tuán)聚；混酸中功能化的目的是對(duì)金剛石粉體進(jìn)行表面功能化，改善其 在水溶液中的分散性；超聲分散是為了消除納米金剛石粉體之間的軟團(tuán)聚。本發(fā)明中步驟二中的納米金剛石電鍍前處理使用的混酸溶液為體積比為1 1的 硝酸和硫酸的混合溶液。本發(fā)明中步驟三中的打底電鍍鎳工藝為沖擊鍍2-5min(電流密度2_4A/ dm2)—空鍍5-10min (電流密度0.5_2A/dm2)。 鍍鎳液成分為NiSO4 · 6H20 260 300g · I71，NiCl2 · 6H20 40 60g · I/1，H3BO3 30 45g · I/1，十二烷基硫酸鈉 0.05 O.lg · I71，pH 值 4 6，鍍液溫度 40 45°C。本發(fā)明中步驟三中的上砂鍍可以在鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行。鍍鎳磷合金 液成分為鎳磷合金液成分為NiSO4 · 6H20 220 260g · L4，NiCl2 · 6H20 40 45g · ΙΛ次亞磷酸鈉(NaH2PO2) 35 65g · Λ氟化鈉(NaF) 25 40g · Λ硼酸 35 40g · I71，鍍液pH值1.8 3.2，電鍍工藝參數(shù)為1 3A/dm2，時(shí)間0.5 1.5h， 溫度70 85°C ；鍍鎳鎢合金液成分為NiSO4 · 6H20 40 70g · L1, 二水合鎢酸鈉 48 80g ‘ L-1,檸檬酸25 45g · I71，檸檬酸銨80 90g · I/1，電鍍工藝為8 20A/ dm2,時(shí)間0.5 lh，溫度70 80°C。本發(fā)明中步驟三中的上砂鍍是在上述鍍液中加入上砂槽，上砂槽由聚四氟乙烯 做成，四面和底面鉆有孔，以方便鍍液的輸送，上砂槽內(nèi)側(cè)用尼龍布包裹，內(nèi)裝金剛 砂。上砂鍍采用埋砂法，即將車針基體以45度角插入砂槽中，上砂一半時(shí)調(diào)換車針?lè)?向。本發(fā)明中步驟三中的增厚鍍是在含有納米金剛石的鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn) 行，納米金剛石的濃度為0.5 20g · L—1。NHP/納米金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為 2A/dm2,時(shí)間0.5-4h，溫度65_70°C ； Ni_W/納米金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為8A/ dm2,時(shí)間 0.5-3h，溫度 65-75°C。本發(fā)明中步驟六中的真空熱處理工藝為將金剛石車針?lè)湃胝婵諢崽幚頎t中， 在溫度為300-600°C下保溫30-150min，以去除復(fù)合鍍層的內(nèi)應(yīng)力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用多元多層復(fù)合鍍層作為車針的 磨削層，具有更高的硬度和耐磨性，使用過(guò)程中鍍層不易磨損，可以保持對(duì)金剛石較好 的把持力；(2)采用電鍍后熱處理工藝，一方面可以消除鍍層中的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)，有助 于在車針基體和鍍層之間界面處形成擴(kuò)散層，增強(qiáng)鍍層和車針基體之間的結(jié)合力，可以 大幅度提高金剛石車針的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的電鍍金剛石車針的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (a) _ (C)是車針表面形貌；圖3為本發(fā)明的電鍍金剛石車針與市售不銹鋼齒科車針作對(duì)比的測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明的電鍍金剛石車針包括車針基體6，在車針基體上鍍制的純鎳 打底鍍層5，鍍制在純鎳打底鍍層上的合金上砂鍍層3和鍍制在合金上砂鍍層上的納米金 剛石復(fù)合增厚鍍層4，分布在納米金剛石復(fù)合增厚鍍層中的納米金剛石1及金剛石2。下面舉例對(duì)本發(fā)明的電鍍金剛石車針的制造方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)說(shuō)明具體實(shí)施方式
一鎳鈦齒科車針的制備新型結(jié)構(gòu)的鎳鈦齒科車針的制備按如下步驟進(jìn)行(1)通過(guò)提拉腐蝕的方法制備出鎳鈦合金車針基體。(2)鎳鈦合金齒科車針基體的預(yù)處理a、用熱縮管將車針?lè)请婂儾糠?柄部和頸部)進(jìn)行絕緣；b、將絕緣好的鎳鈦合金車針基體放入丙酮溶液中，超聲清洗15min，然后用蒸 餾水沖洗。c、車針基體放入 80°C堿液(含有 Na()H40g/l，Na2CO3 30g/l, Na3PO4 25g/l 和 Na2SiO3 5g/l)中清洗20min，然后超聲清洗IOmin ；d、水洗至 pH 為 7.0;d、在蒸餾水中超聲波清洗15min ；e、用吹風(fēng)機(jī)吹干備用。(3)微米金剛石顆粒的預(yù)處理工藝a、熱酸洗是指在濃硫酸(98wt.% )和水體積比為1 1的酸溶液中煮沸30minb、水洗至 pH 為 7.0c、熱堿洗是指在堿液(含有 NaOH 40g · I71，Na2CO3 30g · L-1，Na3PO4 25g · L—1和Na2SiO3 5g · L-1)與水的重量比為1 4的堿液中煮沸30mind、水洗至 pH 為 7.0。e、在蒸餾水中超聲波清洗15min。f、鼓風(fēng)干燥箱中100°C下烘干。g、放入砂槽中，浸在鍍液中備用。(4)納米金剛石粉體的預(yù)處理工藝a、將納米金剛石粉體放入含有20% PEG溶液的行星球磨罐中球磨2h ；b、水洗后冷凍干燥；C、將干燥好的納米金剛石粉體放入含有硫酸和硝酸混合溶液(體積比1 1)的 圓底燒瓶中于90°C回流4h，此過(guò)程中用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌；d、水洗至 pH 為 7.0 ；e、冷凍干燥。(5)多元多層復(fù)合鍍層的制備工藝
多元多層復(fù)合鍍層的結(jié)構(gòu)由“打底鎳鍍層/鎳磷合金上砂鍍層/鎳磷_納米金剛 石增厚復(fù)合鍍層”組成。a、配置純鎳鍍液、鎳磷合金鍍液和鎳磷/納米金剛石復(fù)合鍍液。電鍍鎳鍍液成 分為NiSO4 · 6H20 280g · L1，NiCl2 · 6H20 45g · L1，H3BO3 30g · L1，十二烷 基硫酸鈉0.05g · I/1。鎳磷合金鍍液成分為NiSO4 · 6H20 220g · Λ NiCl2 · 6Η20 40g · Λ H3BO3 35g · Λ 次亞磷酸鈉(NaH2PO2) 40g · Λ 氟化鈉(NaF) 30g · lA
鎳磷/納米金剛石復(fù)合鍍液為在上述鎳磷合金鍍液中加入8g ^L-1納米金剛石粉體，然后 超聲分散Ih后靜置30min，然后采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌備用。b、將鎳鈦合金車針基體在HF和HNO3的混合溶液(體積比HF(40wt. % ) HN03(65wt.% ) =1:2)中浸蝕至冒紅煙，然后用蒸餾水沖洗。C、將鎳鈦合金車針基體在HCl和H2SO4的混合溶液(HCl 350ml · L—1和H2SO4 650ml · L1)中活化10-15分鐘，然后用蒸餾水沖洗。d、在純鎳鍍液中，首先對(duì)鎳鈦合金車針基體進(jìn)行沖擊鍍鎳，其工藝參數(shù)為 3A/dm2,時(shí)間5min;然后進(jìn)行空鍍鎳，其電鍍工藝參數(shù)為1.5A/dm2，時(shí)間15min。e、在鎳磷合金鍍液中加入上砂槽，進(jìn)行上砂鍍，上砂鍍工藝參數(shù)為IA/ dm2,時(shí)間 lh，溫度 70士5°C。f、將上砂后的鎳鈦合金車針?lè)湃腈嚵?納米金剛石復(fù)合鍍液中進(jìn)行增厚鍍，增 厚鍍工藝參數(shù)為1.5A/dm2，時(shí)間3h，溫度70士5°C。g、將制備好的鎳鈦車針基體進(jìn)行真空熱處理，采用管式真空熱處理爐，熱處理 工藝為溫度為400°C下保溫60min。
具體實(shí)施方式
二 鎳鈦合金基體電鍍金剛石車針的表征(1)車針表面形貌觀察車針表面形貌如圖2(a)_(c)所示。從圖中可以看出，微米金剛石顆粒在鎳鈦 合金車針表面分布均勻，包埋適當(dāng)，并且與NHP/納米金剛石復(fù)合鍍層的結(jié)合良好。圖 2(c)為背散射電子像，其中黑色代表金剛石，白色為NHP鍍層，可以看出，在整個(gè)復(fù)合 鍍層中，納米金剛石均勻彌散分布在NHP鍍層中。(2)車針切削效率評(píng)價(jià)采用可加工玻璃陶瓷Macor 棒作為被切削基體進(jìn)行切削性能測(cè)試，其性能參數(shù) 與人體牙釉質(zhì)相似。測(cè)試條件為手機(jī)轉(zhuǎn)速340,000rpm，采用去離子水作為冷卻液，冷 卻液流速22ml/min，車針尖端處施加的載荷約為100g，車針的使用長(zhǎng)度4mm。切削測(cè) 試過(guò)程中切削13mm長(zhǎng)的十道，記錄切削時(shí)間，切削效率用切削單位距離Macor棒所用 時(shí)間來(lái)表示(mm/s)。為了進(jìn)行比較，采用市售不銹鋼齒科車針作對(duì)比。測(cè)試結(jié)果如圖 3所示。從圖中可以看出，采用上述方法制備的NiTi齒科車針的切削效率高于市售不銹 鋼車針。因?yàn)橐话闶惺鄄讳P鋼車針切削部位采用的是Ni/金剛石復(fù)合鍍層，Ni的耐磨性 較差且金剛石與Ni鍍層之間結(jié)合不好；而本發(fā)明中提出的以“ (Ni-P/納米金剛石復(fù)合鍍 層)/金剛石復(fù)合鍍層”為齒科車針切削層，以磷元素和納米金剛石共同強(qiáng)化鎳鍍層，大 幅度提高了鍍層的硬度和耐磨性，同時(shí)，納米金剛石的加入可以降低鍍層內(nèi)應(yīng)力，改善 鍍層與微米金剛石顆粒之間的結(jié)合，從而大幅度提高的車針的切削效率。
具體實(shí)施方式
三不銹鋼基體 新型結(jié)構(gòu)電鍍金剛石車針的制備
新型 結(jié)構(gòu)不銹鋼基體齒科車針的制備按如下步驟進(jìn)行采用機(jī)加工方法制備不銹鋼車針基體，包括頭部、頸部和柄部。多元多層復(fù)合 鍍層的結(jié)構(gòu)由打底純鎳鍍層/鎳磷合金上砂鍍層/鎳磷_納米金剛石復(fù)合增厚鍍層。電 鍍前將清洗好的不銹鋼車針基體在NaF和HNO3的混合溶液(HNO3 100g/L, NaF 4g/L) 中進(jìn)行超聲浸蝕活化。其他均與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四鎳鈦齒科車針的制備鎳鈦齒科車針的多元多層復(fù)合鍍層結(jié)構(gòu)由“打底鎳鍍層/鎳鎢合金上砂鍍層/鎳 鎢-納米金剛石增厚復(fù)合鍍層”組成，制備過(guò)程如下a、配置純鎳鍍液、鎳鎢合金鍍液和鎳鎢/納米金剛石復(fù)合鍍液。電鍍鎳鍍液成 分為NiSO4 · 6H20 280g · L1，NiCl2 · 6H20 45g · L1，H3BO3 35g · L1，十二烷 基硫酸鈉O.lg · L10鎳鎢合金鍍液成分為NiSO4 · 6H20 40g · L1, 二水合鎢酸鈉 80g · L-1，檸檬酸44g · L-1，檸檬酸銨64g · L-1，電鍍工藝為12A/dm2,時(shí)間0.5-lh， 溫度70-80°C。鎳鎢/納米金剛石復(fù)合鍍液為在上述鎳磷合金鍍液中加入8g · L1納米 金剛石粉體，然后超聲分散Ih后靜置30min，然后采用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌備用。b、將鎳鈦齒科車針基體在HF和HNO3的混合溶液(體積比 HF(40wt.% ) HN03(65wt.% ) =1:2)中浸蝕至冒紅煙，然后用蒸餾水沖洗。C、將鎳鈦合金車針基體在HCl和H2SO4的混合溶液(HCl 350ml · L—1和H2SO4 650ml · L1)中活化10-15分鐘，然后用蒸餾水沖洗。d、在純鎳鍍液中，首先對(duì)鎳鈦齒科車針基體進(jìn)行沖擊鍍鎳，其工藝參數(shù)為 3A/dm2,時(shí)間5min;然后進(jìn)行空鍍鎳，其電鍍工藝參數(shù)為1.5A/dm2，時(shí)間15min。e、在鎳鎢合金鍍液中加入上砂槽，進(jìn)行上砂鍍，上砂鍍工藝參數(shù)為1.5A/ dm2,時(shí)間 lh，溫度 70士5°C。f、將上砂后的鎳鈦合金車針?lè)湃腈囨u/納米金剛石復(fù)合鍍液中進(jìn)行增厚鍍，增 厚鍍工藝參數(shù)為12A/dm2，時(shí)間2h，溫度70士5°C。g、將制備好的鎳鈦車針基體進(jìn)行真空熱處理，采用管式真空熱處理爐，熱處理 工藝為溫度為400°C下保溫60min。其他均與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五不銹鋼基體新型結(jié)構(gòu)電鍍金剛石車針的制備新型結(jié)構(gòu)不銹鋼基體齒科車針的制備按如下步驟進(jìn)行采用機(jī)加工方法制備不銹鋼車針基體，包括頭部、頸部和柄部。多元多層復(fù)合 鍍層的結(jié)構(gòu)由“打底純鎳鍍層/鎳鎢合金上砂鍍層/鎳鎢-納米金剛石增厚復(fù)合鍍層”組 成。電鍍前將清洗好的不銹鋼車針基體在含NaF和HNO3的混合溶液(HNO3 IOOg · L1, NaF 4g · L1)中進(jìn)行超聲浸蝕活化。其他均與具體實(shí)施方式
四相同。
權(quán)利要求
1.一種電鍍金剛石車針，其特征是包括在車針基體上鍍制的純鎳打底鍍層，鍍 制在純鎳打底鍍層上的合金上砂鍍層和鍍制在合金上砂鍍層上的納米金剛石復(fù)合增厚鍍層。
2.—種電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是包括車針基體的加工、車針基體和 微米金剛石以及納米金剛石粉體的電鍍前處理、車針頭部多元多層復(fù)合鍍層的制備和電 鍍后熱處理；所述多元多層復(fù)合鍍層的制備過(guò)程包括采用直流電鍍的方法，先在車針 頭部電鍍一層金屬鎳作為打底鍍層，然后在鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行上砂鍍，最后在 含有納米金剛石粉體的鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行增厚鍍；所述打底鍍鎳層的制備工藝 為沖擊鍍2-5min，電流密度2_4A/dm2 —空鍍5_10min，電流密度0.5 2A/dm2，鍍鎳 液成分為 NiSO4 · 6H20 260 300g · L-1、NiCl2 · 6H20 40 60g · I/1、H3BO3 30 45g · L\十二烷基硫酸鈉0.05 O.lg · I/1，pH值4 6，鍍液溫度40 45°C ；所 述鎳磷合金液成分為 NiSO4 · 6H20 220 260g · I71，、NiCl2 · 6H2040 45g · I71、 次亞磷酸鈉35 65g · L\氟化鈉25 40g · L1,硼酸35 40g · I71，鍍液pH值 1.8 3.2，上砂電鍍工藝參數(shù)為l_3A/dm2，時(shí)間0.5 1.5h，溫度70 85°C ；所述鎳 鎢合金液成分為NiSO4 · 6H20 40 70g · L—1、二水合鎢酸鈉48 80g · L—1、檸檬酸 25 45g · L\檸檬酸銨80 90g · I/1，上砂電鍍工藝為8 20A/dm2，時(shí)間0.5 Ih,溫度 70 80°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是基體或鎳鈦合金 基體，車針基體的電鍍前處理過(guò)程包括機(jī)械打磨一非電鍍部分絕緣一有機(jī)化學(xué)除油一 堿洗除油一超聲波清洗一熱水清洗一冷水清洗一化學(xué)浸蝕一冷水清洗一化學(xué)活化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是述車針基體的 電鍍前處理過(guò)程中的有機(jī)化學(xué)除油采用丙酮溶液，超聲清洗15min;堿洗除油采用含有 NaOH 35 45g · L-1、Na2CO3 25 35g · L-1、Na3PO4 25 30g · L1 或 30 35g · L1 和Na2SiO3 3 IOg · L1的堿液，在溫度80°C條件下保溫20min，然后在超聲條件下清 洗IOmin ；所述化學(xué)浸蝕采用HF和HNO3的混合溶液浸蝕至冒紅煙，混合溶液的體積比 為40wt.%的HF 65wt.%的HNO3 =1:3;所述化學(xué)活化采用HCl和H2SO4的混合溶 液、其中HCl 350ml/L和H2SO4 650ml/L或HF和H2SO4的混合溶液、其中體積比40wt.% 的 HF 65wt.% 的 HNO3 = 1 1，活化 10-15 分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是納米金剛石的電 鍍前處理步驟為熱酸洗一水洗至pH為7.0 —熱堿洗一水洗至pH為7.0 —超聲波清洗一 烘干一浸入電鍍液中備用；所述熱酸洗是指在98wt.%的濃硫酸和水體積比為1 1的酸 溶液中煮沸30min;所述熱堿洗是指在堿液與水的重量比為1 4的堿液中煮沸30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是所述納米金剛石 粉體的電鍍前處理過(guò)程包括機(jī)械球磨一混酸功能化一清洗一冷凍干燥一超聲分散。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是所述上砂鍍采用 埋砂法進(jìn)行，即將車針基體以45度角插入砂槽中，上砂一半時(shí)調(diào)換車針?lè)较颉?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是所述增厚鍍是在 含有納米金剛石的鎳磷或鎳鎢合金鍍液中進(jìn)行，納米金剛石的濃度為0.5 20g · L10
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是、NHP/納米金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為2A/dm2，時(shí)間0.5-4h，溫度65_70°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電鍍金剛石車針的制造方法，其特征是8、Ni-W/納米 金剛石復(fù)合電鍍的工藝參數(shù)為8A/dm2，時(shí)間0.5-3h，溫度65_75°C。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種電鍍金剛石車針及其制造方法。本發(fā)明的電鍍金剛石車針包括在車針基體上鍍制的純鎳打底鍍層，鍍制在純鎳打底鍍層上的合金上砂鍍層和鍍制在合金上砂鍍層上的納米金剛石復(fù)合增厚鍍層。本發(fā)明的電鍍金剛石車針的制造方法包括車針基體的加工、車針基體和微米金剛石以及納米金剛石粉體的電鍍前處理、車針頭部多元多層復(fù)合鍍層的制備和電鍍后熱處理。本發(fā)明具有更高的硬度和耐磨性，使用過(guò)程中鍍層不易磨損，可以保持對(duì)金剛石較好的把持力；采用電鍍后熱處理工藝，一方面可以消除鍍層中的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)，有助于在車針基體和鍍層之間界面處形成擴(kuò)散層，增強(qiáng)鍍層和車針基體之間的結(jié)合力，可以大幅度提高金剛石車針的使用壽命。
文檔編號(hào)C25D5/00GK102011168SQ20101056564
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者周惠敏, 李莉, 鄭玉峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)