CN101066586A - 一种金属结合剂金刚石抛光块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属结合剂金刚石抛光块，包括磨削层、过渡层、装卡层，其特征在于：所述磨削层是由金属结合剂和金刚石晶体通过一次成型组成的一个整体；装卡层为尾状结构。其磨削层是由熔点较低的金属结合剂与烧结好的金刚石刀头固结在一起构成。其磨削层上包含有沟槽或圆孔。本发明对环境无污染、能耗低、效率高、使用寿命长、产品质量稳定，适用于瓷砖、石材、玻璃制品的磨平、抛光等工艺的金属结合剂金刚石抛光块。

Description

一种金属结合剂金刚石抛光块及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种陶瓷、石材或玻璃加工技术领域，尤其是涉及用于陶瓷、石材或玻璃加工的金属结合剂金刚石的抛光块。

背景技术：

目前对于瓷砖、石材、玻璃制品(含微晶玻璃)的磨平、抛光等工艺，大量使用以碳化硅作磨料的普通菱苦土抛光块，该类抛光块的主要缺点是：消耗大、废弃物多、环境污染大；效率低、生产的产品成本高；切削力弱、能耗高；使用寿命短、更换频繁、工作劳动强度大。

为了克服普通菱苦土抛光块的不足，人们尝试采用金属结合剂抛光块。现有技术中金刚石抛光块的制备有两种方式：(1)抛光块由磨削层和支撑体两部分组成，先制备出金属结合剂金刚石刀头，然后将若干个金属结合剂金刚石刀头均匀镶嵌在树脂结合剂金刚石磨层内，树脂结合剂将磨削层与支撑体联接起来成为抛光块，如专利CN2542402Y；(2)抛光块由底座、联结钢板、树脂填料、金属结合剂刀头组成；联结钢板联结在底座和刀头之间，树脂填料包镶在刀头的周围；金属结合剂刀头焊接在联结钢板上，如专利CN2853285Y。上述现有制备金刚石抛光块的方式较复杂，生产效率低；抛光块的生产用到树脂，需要二次固化，生产周期长。而且，现有技术中的金属结合剂金刚石抛光块还易将被加工产品磨花、咬边，陶瓷等产品破损多，抛光块掉刀头现象也比较严重。

中国专利公告号为CN 1123819的专利也给出了一种金属结合剂金刚石磨块，该研磨材料是以金刚石颗粒为磨粒，由多种金属或金属化合物的粉末构成结合剂，经高温烧结而成。可用来加工各种硬质材料，如大理石、花岗石、水磨石等，并可提高其加工精度。其实施例指出其尺寸为24×10×10mm，很明显是专利CN2542402Y、专利CN2853285Y中提到的刀头。中国专利申请ZL03105384X公开公开了一种金刚石磨块烧结方法，有加工切割金刚石坯料为条状金刚石；混料用混料机或人工混料；将上述混合料加入模具中，一同加入条状金刚石，将条状金刚石的竖直均匀栽在模具中周围填充上述混合料，压实；将模具放入烧结机，加压加温，开模取出烧结体的步骤。金刚石烧结磨块由烧结体和金刚石组成，所述的金刚石为条形结构，分布在所述的烧结体内。同样属于金刚石刀头。

发明内容：

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的缺陷而提供一种对环境无污染、能耗低、效率高、使用寿命长、产品质量稳定的适用于瓷砖、石材、玻璃制品的磨平、抛光等工艺的金属结合剂金刚石抛光块。

本发明的另一目的还在于提供一种制备上述抛光块的生产成本低、效率高的方法。

为达到上述目的，本发明的金属结合剂金刚石抛光块，包括磨削层、装卡层，所述磨削层是由金属结合剂和金刚石晶体通过一次成型组成的一个整体。

作为上述方案的进一步说明，所述金属结合剂可以为任何适合包镶金刚石晶体的金属或合金；其磨削层可以是由熔点较低的金属结合剂与烧结好的金刚石刀头固结在一起构成；其磨削层上包含有沟槽或圆孔。该抛光块还包括有过渡层，过渡层位于磨削层、装卡层之间，装卡层为燕尾状结构；装卡层为燕尾状结构；

本发明还提供了该新型金属结合剂金刚石抛光块的制备方法，其是用金属结合剂将金刚石磨粒结合，包括：

(a)按结合剂化学组成称取所需量的各组分，得到结合剂粉末混合物，将该结合剂粉末混合物与金刚石磨粒混合；

(b)按照抛光块的尺寸要求设计模具

(C)使用模具，将磨削层、装卡层等物料分别加入模具，在200～800℃下对所述金属粉末和金刚石磨粒的混合物烧结。

在上述制备方法中，金刚石磨粒的粒度、型号、浓度根据加工对象的材质和加工要求选定。

作为上述方法的进一步说明，所述磨削层、过渡层、装卡层均为粉末分别加入模具后直接热压成型。

所述磨削层、过渡层、装卡层均为粉末分别加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

所述磨削层、过渡层为粉末，与加工好的装卡层分别加入模具后直接热压成型；或加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

所述磨削层粉末和加工好的装卡层分别加入模具后直接热压成型；或加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

本发明通过一次成型的方式制备金属结合剂金刚石抛光块，由于采用金属结合剂，且抛光块的磨削部分、装卡及过渡层部分是通过烧结形成的一个整体，使本发明具有以下有益效果：(1)采用金属结合剂烧结形成的抛光块，磨削面硬度一致，解决了多刀头抛光块与陶瓷刚性接触产生的磨花、破损等问题；(2)由于磨削层本身是含金刚石的粉料通过烧结形成的一个整体，不含树脂成分，制备及使用过程中对环境和操作人员没有任何危害，是环保型产品；(3)抛光块的磨削层、装卡层及过渡层是通过烧结形成的结合，不会出现将制备好的金刚石刀头镶嵌或焊接到基体上制备金刚石抛光块产生的掉刀头问题，因此工作稳定，产品质量易保证；(4)与将多个金刚石刀头镶嵌或焊接到基体上制备金刚石抛光块工艺相比，制备过程简便，生产效率高；(5)抛光块使用寿命是同等规格普通菱苦土抛光块的100倍以上，大大减少了抛光块的更换次数，很大程度上降低了抛光块更换工人的劳动负荷，使生产更加人性化。

附图说明

图1本发明金属结合剂金刚石抛光块的结构示意图；

附图标记说明：

1磨削层  2过渡层  3装卡层

具体实施方式

本发明的金属结合剂金刚石抛光块，由磨削层、装卡层和过渡层三部分构成，所述磨削层是由金属结合剂和金刚石晶体通过一次成型组成的一个整体；装卡层为燕尾状结构；金属结合剂可以为任何适合包镶金刚石晶体的金属或合金；其磨削层可以是由熔点较低的金属结合剂与烧结好的金刚石刀头固结在一起构成；其磨削层上包含有沟槽或圆孔，其主要目的在于磨削时被磨削的陶瓷、石材或玻璃碎屑能落入沟槽或圆孔内。

实施例1：

结合剂组成：  Al：37％    Cu：21％    Ag：13％

              Ti：10％    Zn：10％    Mg：4％

              其余材料5％

过度层组成：  Al：80％    Cu：20％

装卡部分：    Al：80％    Cu：20％

金刚石：粒度140/170，浓度60％

其制备方法是：按照上述结合剂成分和金刚石抛光块规格分别称量相应的粉末，加入要求浓度量的金刚石，加入适量石蜡后，在混料机上充分混合24小时，备用；将过渡层和装卡部分的粉末按比例混合均匀，备用。

将1000g混合均匀的粉料装入模具底层铺平；加入200g过渡层粉末，铺平；加入300g装卡部分粉末，铺平；放入气氛保护的烧结炉中热压烧结，烧结温度为550℃，保温30分钟，压力为12MPa。

烧结完成后，脱模，即得到尺寸约为157×60×40mm的铝基金刚石抛光块。

实施例2：

结合剂组成：  Al：30％    Mg：37％    Ti：10％

              Zn：10％    Cu：10％

              其余材料3％

过度层组成：  Al：80％    Mg：20％

装卡部分：    Al：80％    Cu：20％

金刚石：粒度140/170，浓度60％

按照上述结合剂成分和金刚石抛光块规格分别称量相应的粉末，加入要求浓度量的金刚石，加入适量石蜡后，在混料机上充分混合24小时，备用；将过渡层和装卡部分的粉末按比例混合均匀，备用。

将600g混合均匀的粉料装入模具底层铺平；加入155g过渡层粉末，铺平；加入300g装卡部分粉末，铺平；放入冷压机中在150MPa压力下成型，脱模，在烧结炉中无压烧结，烧结温度为650℃，保温60分钟，烧结完成后，即得到铝基金刚石抛光块。

实施例3：

结合剂组成：  Al：50％    Si：17％    Ti：10％

              Sn：10％    Cu：10％

              其余材料3％

过度层组成：  Al：80％    Mg：20％

装卡部分：    LY12合金

金刚石：粒度100/120，浓度35％

按照上述结合剂成分和金刚石抛光块规格分别称量相应的粉末，加入要求浓度量的金刚石，加入适量石蜡后，在混料机上充分混合24小时，备用；将过渡层粉末按比例混合均匀，备用。

将600g混合均匀的粉料装入带凸起棱的模具底层铺平；加入155g过渡层粉末，铺平；加入加工好形状的LY12合金装卡部分；放入压机中在15MPa压力下热压烧结，烧结温度为650℃，保温60分钟，烧结完成后，即得到带沟槽的铝基金刚石抛光块。

实施例4：

结合剂组成：  Cu：45％    Ni：25％

              Sn：25％    Ag：2％

              其余材料3％

过度层组成：黄铜

装卡部分：黄铜

金刚石：粒度120/140，浓度55％

按照上述结合剂成分和金刚石抛光块规格分别称量相应的粉末，加入要求浓度量的金刚石，加入适量石蜡后，在混料机上充分混合24小时，备用；

将1500g混合均匀的粉料装入模具底层铺平；加入加工好形状的黄铜合金装卡部分；放入压机中在15MPa压力下热压烧结，烧结温度为750℃，保温80分钟，烧结完成后，即得到无过渡层的铜基金刚石抛光块。

当然，上述实例仅是本发明的实施，本发明并不局限于上述几种具体实施例，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本发明的精神下，都在本发明所要求保护范围。

Claims (10)

1、一种金属结合剂金刚石抛光块，包括磨削层、装卡层，其特征在于：所述磨削层是由金属结合剂和金刚石晶体通过一次成型组成的一个整体。

2、根据权利要求1所述金属结合剂金刚石抛光块，其特征在于，该抛光块还包括有过渡层，过渡层位于磨削层、装卡层之间，装卡层为燕尾状结构。

3、根据权利要求1所述金属结合剂金刚石抛光块，其特征在于，其磨削层是由熔点较低的金属结合剂与烧结好的金刚石刀头固结在一起构成。

4、根据权利要求1所述金属结合剂金刚石抛光块，其特征在于，其磨削层上包含有沟槽或圆孔。

5、如权利要求1所述金属结合剂金刚石抛光块，其特征在于所述的金属结合剂为适合包镶金刚石晶体的金属或合金。

6、一种制造权利要求1-5任一项所述的金属结合剂金刚石抛光块的制备方法，包括如下工艺步骤：

(a)按所述的金属结合剂化学组成称取所需量的各组分粉末，得到结合剂粉末混合物，将该结合剂粉末混合物与金刚石磨粒混合；

(b)按照抛光块的尺寸要求设计模具；

(C)使用模具，将磨削层、装卡层等物料分别加入模具，在200～800℃下对所述金属粉末和金刚石磨粒的混合物烧结。

7、如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述磨削层与装卡层之间有过渡层，磨削层、过渡层、装卡层均为粉末分别加入模具后直接热压成型。

8、如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述磨削层与装卡层之间连接有过渡层，磨削层、过渡层、装卡层均为粉末，它们分别加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

9、如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述磨削层连接有过渡层，磨削层、过渡层均为粉末，磨削层、过渡层与加工好的装卡层分别加入模具后直接热压成型；或加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

10、如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述磨削层粉末和加工好的装卡层分别加入模具后直接热压成型；或加入模具后直接冷压成型，脱模后整体烧结。

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