CN105415212A

CN105415212A - 一种金属丝抛光轮

Info

Publication number: CN105415212A
Application number: CN201510831013.8A
Authority: CN
Inventors: 李保国; 张瑜; 王文博
Original assignee: NINGBO DAHUA GRINDING WHEEL CO Ltd
Current assignee: NINGBO DAHUA GRINDING WHEEL CO Ltd
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-03-23

Abstract

本发明提供一种金属丝抛光轮，包括上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的边缘部分之间中心对称安装有多股金属丝束，上夹板和下夹板的通孔之间安装有紧固件，紧固件的中部设有纵向安装孔，纵向安装孔内设有内螺纹，上夹板和下夹板均分为中部的环形凹陷部和边缘的环形突起部，上夹板的环形突起部和下夹板的环形突起部相对称并构成金属丝束的环形安装槽，金属丝束由多根铝合金复合材料制成的金属丝扭绞而成，铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层。本发明结构紧凑坚固、安装使用方便，导热性和散热性能好，力学性能优良，具有良好的使用性能。

Description

一种金属丝抛光轮

技术领域

本发明涉及研磨、抛光领域，具体涉及一种金属丝抛光轮。

背景技术

机械抛光是表面精整方法之一，一般来说作为零件的毛坯件，其表面是粗糙的，如果使它表面光亮乃至达到镜面要求，就需要用机械加工的方法加以修饰，机械表面抛光是最常用的修饰方法。经过机械表面抛光后的零件再经电镀、阳极处理、喷涂等涂覆后，不但外观光亮美观，而且抗蚀性也有很大提高。随着人们生活水平的提高，对美的追求越来越强烈，机械表面抛光技术应用越来越广泛。机械抛光是将抛光轮装在抛光机上，对零件表面进行加工的过程，抛光可以降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观，消除零件表面缺陷。抛光时，涂有抛光膏的抛光轮高速旋转，零件与抛光轮摩擦产生高温，对工件表面产生滚压和微量切割，使零件塑性提高，在抛光轮的作用下，零件表面产生塑性峦形，突起的部分被压入并流动，凹进的部分被填平，从而使细微不平的表面进一步得到改善。

机械抛光的过程包括粗抛、中抛和精抛，根据抛光物件和所需的抛光效果，需要选择不同的抛光轮。粗抛一般使用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，对基材有一定的磨削作用，能除去粗的磨痕；中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面进一步的加工，它可除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面；精抛是抛光的最后工序，用软轮抛光获得镜面般的光亮表面，它对基材的磨削作用最小。粗抛有钢丝抛光轮、尼龙丝抛光轮、剑麻抛光轮等，精抛有马毛抛光轮、羊毛抛光轮、布轮抛光轮等。

钢丝抛光轮一般是将扭绞的钢丝束固定在抛光轮架上，钢丝束的端部与零件接触进行抛光，钢丝束的材料至关重要。现有的钢丝抛光轮的结构设计存在这金属丝易脱落，刷丝不耐磨，散热性不好，使用寿命短等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出了一种结构紧凑坚固、安装使用方便、散热快、力学性能优良的金属丝抛光轮。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种金属丝抛光轮，包括上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的中部均开有通孔，上夹板和下夹板的边缘部分之间安装有多股金属丝束，金属丝束以上、下夹板的中心线为对称线呈中心对称分布，所述上夹板和下夹板的通孔之间安装有紧固件，紧固件的中部设有纵向安装孔，纵向安装孔内设有内螺纹，紧固件分为上段部分、中段部分和下段部分，上段部分位于上夹板的上方且上段部分的外径大于通孔直径，中段部分位于上夹板和下夹板的通孔内且与通孔相配合，下段部分位于下夹板的下方且下段部分的外径大于通孔直径，所述金属丝束由多根金属丝扭绞而成，所述金属丝由铝合金复合材料制成，所述铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层。

本发明中的紧固件将上夹板和下夹板固定在一起，使用时将抛光轮旋进带有外螺纹的抛光轮安装机构即可，安装相当方便，紧固件的上段部分、中段部分和下段部分可为一体化设计，制作时紧固件的下段部分由较长的中段部分压制而成，或者中段部分和下段部分为一体化设计，上段部分再通过焊接或其他方式连接到中段部分和上夹板的上方。

本发明中抛光轮的金属丝束由铝合金复合材料制成，铝合金的密度小，所以制成的金属丝束质量较轻，大大减轻了整个抛光轮的质量，方便使用和更换。但是一般铝合金的硬度、强度、抗冲击性和耐磨性均不足，而在生产实际中，工件的失效通常是从表面开始的，因此，本发明激光熔覆的方法在铝合金基体表面生成一层陶瓷层，对金属丝束进行表面改性强化。陶瓷具有较高的强度、耐磨性和抗压能力，将其复合在铝合金基体的表面，可大大增加金属丝束的力学性能和机械性能。采用激光熔覆的方法生成陶瓷层，冷却速度快，组织细小，铝合金基体变形小，陶瓷涂层致密并与铝合金基底呈冶金结合的紧密结合状态，使得本发明的陶瓷层具有良好的导热性能和力学性能。而且不受工件形状的限制，只要调整激光束使之能够扫描到所需的部位即可进行熔覆。

作为优选，所述铝合金基体包括以下百分比质量的组分，0.5-0.8％Si，0.5-0.9％Cu，1.2-2.5％Mg，0.2-0.4％Zn，0.2-0.5％Ni，0.07-0.13％Mn，0.3-0.5％Ti，0.05-0.09％C，0.3-0.5％Bi，0.05-0.25％Fe，0.3-0.5％Re，3-7％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

本发明的抛光轮金属丝的基体金属采用改进的铝合金，铝合金的导热性比传统抛光轮使用的钢丝好，而且质量较轻，便于更换和使用，但是铝合金的质地较软，不能达到抛光轮金属丝使用的要求。因此，本发明对传统的铝合金进行了改进，优化铝合金中各组分的配比，并添加了Re和碳纳米管改进铝合金的力学性能和导热性能。

本发明铝合金中的Mg能和Cu、Al形成S(Al₂CuMg)强化相，和Si可形成Mg₂Si强化相，和Zn形成η(MgZn₂)强化相，和Zn、Al形成T(Al₂Mg₃Zn₃)强化相，Cu和Al形成θ(Al₂Cu)相，从而增强铝合金的强度，提高强度和区服极限，可明显增加铝合金的抗拉强度和屈服强度，提高流动性。另外Mn对Mg起补充强化作用，同时降低热裂倾向。Ni和Fe形成耐热相Al₉FeNi，增加铝合金的热承受力。Ti能与Al形成TiAl₃相，与C形成TiC相，TiAl₃相和TiC相在铝合金结晶时成为结晶时的非自发核心，细化合金的晶粒组织，同时使合金凝固时形成结晶骨架的时间延迟，降低有效的结晶温度，减轻裂纹和缩松倾向，提高合金的热处理效果和力学性能。本铝合金含有的Bi元素为低熔点金属，有利于晶核颗粒与铝液间界面张力的降低和临界晶核半径的减小，从而生成更多晶核；同时Bi元素会阻碍液相的成分过冷，降低共晶组织的生长速度，细化晶核；另外Bi在铝液中的溶解性低，具有自润滑性，能以高弥散游离态分布于铝合金基体中而提高铝合金的耐磨性；Bi能在凝固过程中膨胀，有利于补缩。

本发明铝合金中各成分配比合理，铝合金中固溶态杂质少，导热性能好。铝合金中固溶态杂质对其热导率影响较大，过剩的Si、Fe、Mg铝合金中主要的固溶态杂质。Si过剩较少时刚好与Fe弥散分布于铝基体中，可减少Si、Fe在铝基体中的固溶度；当Si过剩较多时，过剩的Si不仅固溶于铝基体中，并且与铁的比值适当时极易形成β(Al₉Fe₂Si₂)粗大相，对铝合金的性能危害很大，并降低其导热能力；Mg过剩时会削弱Mg₂Si的强化机制，同时还会增加自身在铝基体中的固溶度，导致铝合金导热性能的显著下降。本发明铝合金中Fe含量较少，并且Si的含量适当，没有大量过剩，所以熔体结晶过程中很难形成β(Al₉Fe₂Si₂)粗大相，有利于保持铝合金良好的导热能力。另外，本发明铝合金基体中添加的适量Re，能与Fe、Si等杂质生成过渡性化合物ReFe₂、ReSi等，很大程度上降低了过剩元素在铝基体中的固溶分布，所以能提高铝合金的导热性能。但是如Re添加过量会与铝基体生成Al₄Re化合物，且在晶界处易出现Re元素偏聚，使Re本身成为铝合金导热的新障碍，降低铝合金的导热系数，所以将Re的含量控制在上述范围内。另外，Re在铝合金熔炼过程中还具有除气和除杂的作用，可改善铝合金的力学性能。

本发明铝合金中的碳纳米管具有高导热性和低热膨胀性，能大大提高铝合金的导热性和散热性，使抛光轮在使用过程中摩擦产生的热量及时散去，提高抛光轮的热疲劳倾向性和耐用性。碳纳米管还具有较高的硬度、强度、韧性、和抗冲击性，抗拉强度和拉伸弹性模量甚至远远超过了铝合金，所以碳纳米管的加入大大提高了铝合金承受外力作用的能力，拉伸强度、弯曲强度等力学性能大幅度提高，弥补了一般铝合金作为抛光轮金属丝强度不够的缺陷。碳纳米管还具有较强的抗化学腐蚀性，使得抛光轮能在恶劣的环境条件下长期使用，有利于延长抛光轮的使用寿命。

作为优选，所述碳纳米管的表面涂覆有一层厚为3-10nm的SiO₂涂层。由于碳纳米管和铝合金的模量相差很大，在复合材料的制备过程中，铝合金熔成的金属液对碳纳米管的润湿性很差，碳纳米管与铝合金基体的界面是以机械结合为主的物理结合，界面既无扩散也无化学反应。这种界面结合较弱，其横向剪切强度较小，限制了材料强度的提高。而SiO₂在与金属液接触时，在碳纳米管表面与铝合金中的还原性金属发生反应生成Si，Si与铝合金中Al的浸润性大大优于Al与碳纳米管的浸润性，因此本发明在碳纳米管的表面涂覆有一层SiO₂涂层以增加二者的浸润性，提高了金属液对碳纳米管的浸润和界面的稳定性。

作为优选，在碳纳米管的表面涂覆SiO₂涂层的方法为：用15-20％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍1-2h，取出干燥、烧结，烧结温度为600-630℃，烧结时间1-2h。硫酸处理碳纳米管表面，以官能团的形式固定了大量的氧，并使碳纳米管表面显著起坑，增加了表面粗糙度，使SiO₂更好的结合在碳纳米管表面。

作为优选，在碳纳米管的表面涂覆SiO₂涂层之前先将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理20-30min除胶。未处理的碳纳米管表面具有一层胶类物质，影响涂层处理和与金属液的结合，因此在进行涂层处理前最好将其除去。

作为优选，所述陶瓷层为AlN/SiC复合陶瓷层，该陶瓷层包括以下质量百分比含量的组分，12.3-17.6％AlN，1.2-1.8％Y₂O₃，1.5-2.0Al₂O₃，1.5-2.5％Si，3-4.5％Mg，0.5-1.0％Ti，0.8-1.2％Ta，余量为SiC。

AlN与SiC都是性能优良的特种陶瓷，二者在较宽的组成及温度范围内可形成固溶体，随着固溶体的形成，材料的烧结活性、显微结构、力学性能及抗氧化性均得到较大程度的改善和提高，具有更好的综合性能。本发明中在铝合金基体的表面激光熔覆一层AlN/SiC复合陶瓷层，可以得到兼具AlN/SiC复合陶瓷层和铝合金优点的复合材料。AlN/SiC复合陶瓷层具有高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、良好的导热性能和高温稳定性等特点，铝合金具有较好的韧性、塑性、良好的导热性和较小的密度。

由于AlN/SiC复合陶瓷层中陶瓷颗粒间存在一定的孔隙率，本发明在其熔覆过程中添加了一定量的Cu和Fe，可以降低陶瓷层的显气孔率，增加陶瓷层的体积密度，从而增加其导热性，并且增加了陶瓷层的强度、韧性和抗冲击能力。在上述质量百分比范围内，随着Si和Mg质量的增加，陶瓷层的显气孔率逐渐降低，体积密度逐渐增大，导热性也随之增加，并且具有较好的强度、韧性和抗冲击能力。因为陶瓷层中的Si、Mg与Al均有较好的相溶性，所以部分Si、Mg在高温作用下可以渗入到铝合金基体中，使陶瓷层与铝合金基体形成较好的界面结合力。本发明加入了一定量的Ti和Ta，Ti和Ta分别与炭黑生成TiC和TaC，能减少陶瓷层的脆性，增加陶瓷层的韧性，使陶瓷层保持较高的断裂韧性和拉伸强度，具有良好的物化性能和机械性能。Y₂O₃和Al₂O₃的添加可以降低烧结温度，促进AlN/SiC复合陶瓷层烧结体的致密性。在AlN的添加量在上述数量范围内时，AlN/SiC复合陶瓷层的相对密度随着AlN的增加而升高，热导率也处在较佳的范围内，当AlN的含量过高时，2H固溶相增加，影响到材料的烧结性能和热导率。因此，本发明中的铝合金复合材料具有优良的力学性能和导热性，采用此复合材料制备出的抛光轮金属丝具有优异的使用性能。

作为优选，所述陶瓷层的厚度为5-20μm。

作为优选，所述激光熔覆时激光扫描功率为1.5-2.0kw，扫描速度为200-250mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm。

激光扫描功率、扫描速度、光斑尺寸是影响铝合金表层熔覆的陶瓷层的质量的主要因素。激光扫描功率过大或者扫描速度过小，会使涂层的粉体过度燃烧，烧损大，形成表面粗糙；扫描功率过小或者扫描速度过大，则涂层不能完全熔化，熔深过小，熔覆层与基材之间形成不了冶金结合，不能保证激光熔覆的结合强度。在上述参数范围内，铝合金表面可以形成面光滑、无裂纹的陶瓷层，并且陶瓷层的成分均匀，陶瓷层与铝合金基体的界面为冶金结合。

作为优选，激光扫描前，对铝合金基体表面进行预处理，先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，使铝合金表面表面光滑，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。

作为优选，所述吸光涂料包括以下质量百分比的组分：40-50％TiO₂，15-18％纳米Y₂O₃，15-20％纳米CeO₂，余量为其它助剂。选用在高功率和低功率下对激光吸收率效果均较好的TiO₂作为吸光涂层的骨架，配合使用纳米Y₂O₃作为增韧剂，纳米CeO₂为活性剂，其他助剂为分散剂、增稠剂等，使用常用的即可。该涂层对激光的吸收率高，经试验可达到95％以上。

作为优选，所述陶瓷层激光熔覆在铝合金基体表面的具体过程为，按比例称取AlN粉、Y₂O₃粉、Al₂O₃粉、Si粉、Mg粉、Ti粉、Ta粉和SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。

作为优选，所述上夹板和下夹板均分为中部的环形凹陷部和边缘的环形突起部，上夹板的环形突起部和下夹板的环形突起部相对称并构成金属丝束的环形安装槽，环形安装槽的宽度匹配扭绞的金属丝束的头部，限制金属丝束的位移。

作为优选，所述环形突起部的内壁呈弧形，更贴合扭绞的金属丝束的头部，使安装更加紧固。

作为优选，所述紧固件的上段部分的高度高于上夹板的环形突起部的高度，安装使用时可手持或使用工具控制紧固件的上段部分将抛光轮旋紧安装到抛光轮安装机构。

作为优选，所述紧固件的上段部分的外壁的横截面为四边形或六边形，安装使用时更加方便，为制作方便，紧固件的上段部分可以为四角或六角螺帽。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构紧凑坚固，安装金属丝束的安装槽的宽度和弧度与扭绞的金属丝束的头部贴合，使金属丝束更加紧固不易松动，使用时采用螺纹安装的方式并且设有便于使用工具旋紧的紧固件使得安装更加方便。

制备抛光轮金属丝束的金属丝采用改进的铝合金复合材料制成，优化了铝合金基中各组分的配比，并添加了Re和碳纳米管以改进铝合金的力学性能和导热性能，在铝合金基体的表面激光熔覆了一层AlN/SiC复合陶瓷层，该陶瓷层具有较高的强度、韧性、耐磨性和导热性，因此本发明中抛光轮的金属丝束具有优异的力学性能和导热性，使用过程中散热快，具有良好的使用性能。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图。

图2为本发明图1中未安装金属丝束时A-A方向的剖视图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，一种金属丝抛光轮，包括上夹板和下夹板，上夹板和下夹板均分为中部的环形凹陷部1和边缘的环形突起部2，环形凹陷部1的中部即上夹板和下夹板的中部开有通孔，上夹板和下夹板边缘的环形突起部2之间安装有多股扭绞的金属丝束3，金属丝束由多根金属丝扭绞而成，金属丝由铝合金复合材料制成，铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层，金属丝束3以上、下夹板的中心线为对称线呈中心对称分布，上夹板的环形突起部2和下夹板的环形突起部2相对称并构成金属丝束3的环形安装槽4，环形安装槽4的宽度与扭绞的金属丝束3的头部相匹配，限制金属丝束3的位移，使金属丝束3的安装具有一致性。环形突起部2的内壁呈弧形，弧形更能贴合扭绞的金属丝束3的头部，使金属丝束3的安装更加紧固。

上夹板和下夹板的通孔之间安装有紧固件，紧固件将上夹板和下夹板固定在一起，紧固件的中部设有纵向安装孔5，纵向安装孔5内设有内螺纹，使用时将抛光轮旋进带有外螺纹的抛光轮安装机构即可，安装十分方便，紧固件分为上段部分6、中段部分7和下段部分8，上段部分6位于上夹板的上方且上段部分6的外径大于通孔直径，上段部分7位于上夹板和下夹板的通孔内且与通孔相配合，上段部分8位于下夹板的下方且上段部分8的外径大于通孔直径，紧固件的上段部分6的高度高于上夹板的环形突起部2的高度，形成一个类似手柄的结构，安装使用时可手持或使用工具控制紧固件的上段部分6将抛光轮旋紧安装到抛光轮安装机构。上段部分6、上段部分7和上段部分8可为一体化设计，制作时紧固件的上段部分8由较长的上段部分7压制而成，或者上段部分7和上段部分8为一体化设计，上段部分6再通过焊接或其他方式连接到上段部分7和上夹板的上方。紧固件的上段部分6的外壁的横截面为四边形或六边形，安装使用时更加方便，为了制作方便，紧固件的上段部分6可以为四角或六角螺帽。

铝合金基体包括以下百分比质量的组分，0.5-0.8％Si，0.5-0.9％Cu，1.2-2.5％Mg，0.2-0.4％Zn，0.2-0.5％Ni，0.07-0.13％Mn，0.3-0.5％Ti，0.05-0.09％C，0.3-0.5％Bi，0.05-0.25％Fe，0.3-0.5％Re，3-7％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。碳纳米管的表面涂覆有一层厚为3-10nm的SiO₂涂层，SiO₂涂层的涂覆方法为：将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理20-30min除胶，用15-20％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍1-2h，取出干燥、烧结，烧结温度为600-630℃，烧结时间1-2h。

陶瓷层为AlN/SiC复合陶瓷层，该陶瓷层包括以下质量百分比含量的组分，12.3-17.6％AlN，1.2-1.8％Y₂O₃，1.5-2.0Al₂O_3，1.5-2.5％Si，3-4.5％Mg，0.5-1.0％Ti，0.8-1.2％Ta，余量为SiC。陶瓷层的厚度为5-20μm。

陶瓷层激光熔覆在铝合金基体表面的具体过程为，

先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，使铝合金表面表面光滑，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。吸光涂料包括以下质量百分比的组分：40-50％TiO₂，15-18％纳米Y₂O₃，15-20％纳米CeO₂，余量为其它助剂。其他助剂为分散剂、增稠剂等，使用常用的即可。

按比例称取AlN粉、Y₂O₃粉、Al₂O₃粉、Si粉、Mg粉、Ti粉、Ta粉和SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。激光扫描功率为1.5-2.0kw，扫描速度为200-250mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm。

下面通过具体实施例对本发明中的金属丝束作进一步解释。

实施例1

本发明中金属丝束中的金属丝由铝合金复合材料中制成，该铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层。该铝合金复合材料的制备过程如下：

先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。吸光涂料包括以下质量百分比的组分：40％TiO₂，18％纳米Y₂O₃，20％纳米CeO₂，余量为分散剂、增稠剂等助剂，使用常用的即可。

将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理20min除胶，用15％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍1h，取出干燥，600℃下烧结1h，制成表面具有一层3nm厚SiO₂涂层的碳纳米管。将碳纳米管加入到熔炼成金属液的铝合金中，制成包含以下百分比质量组分的铝合金基体，0.5％Si，0.5％Cu，1.2％Mg，0.2％Zn，0.2％Ni，0.07％Mn，0.3％Ti，0.05％C，0.3％Bi，0.05％Fe，0.3％Re，3％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

按质量百分比称取12.3％AlN粉、1.2％Y₂O₃粉、1.5Al₂O₃粉、1.5％Si粉、3％Mg粉、0.5％Ti粉、0.8％Ta粉和79.2％SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。激光扫描功率为1.5kw，扫描速度为200mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm，在铝合金基体上形成一层厚度为5μm的AlN/SiC复合陶瓷层。

实施例2

先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。吸光涂料包括以下质量百分比的组分：44％TiO₂，17％纳米Y₂O₃，18％纳米CeO₂，余量为分散剂、增稠剂等助剂，使用常用的即可。

将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理24min除胶，用16％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍1.5h，取出干燥，610℃下烧结1.3h，制成表面具有一层5nm厚SiO₂涂层的碳纳米管。将碳纳米管加入到熔炼成金属液的铝合金中，制成包含以下百分比质量组分的铝合金基体，0.6％Si，0.6％Cu，1.5％Mg，0.3％Zn，0.3％Ni，0.08％Mn，0.4％Ti，0.06％C，0.4％Bi，0.10％Fe，0.4％Re，4％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

按质量百分比称取13.5％AlN粉、1.5％Y₂O₃粉、1.6Al₂O₃粉、1.8％Si粉、3.5％Mg粉、0.6％Ti粉、0.9％Ta粉和76.6％SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。激光扫描功率为1.6kw，扫描速度为220mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm，在铝合金基体上形成一层厚度为10μm的AlN/SiC复合陶瓷层。

实施例3

先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。吸光涂料包括以下质量百分比的组分：47％TiO₂，16％纳米Y₂O₃，17％纳米CeO₂，余量为分散剂、增稠剂等助剂，使用常用的即可。

将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理28min除胶，用18％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍1.8h，取出干燥，620℃下烧结1.5h，制成表面具有一层8nm厚SiO₂涂层的碳纳米管。将碳纳米管加入到熔炼成金属液的铝合金中，制成包含以下百分比质量组分的铝合金基体，0.7％Si，0.8％Cu，2.0％Mg，0.3％Zn，0.4％Ni，0.10％Mn，0.4％Ti，0.08％C，0.4％Bi，0.20％Fe，0.4％Re，6％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

按质量百分比称取15.0％AlN粉、1.7％Y₂O₃粉、1.8Al₂O₃粉、2.0％Si粉、4.0％Mg粉、0.8％Ti粉、1.0％Ta粉和73.7％SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。激光扫描功率为1.8kw，扫描速度为230mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm，在铝合金基体上形成一层厚度为15μm的AlN/SiC复合陶瓷层。

实施例4

先用砂纸对铝合金表面进行打磨处理，然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。吸光涂料包括以下质量百分比的组分：50％TiO₂，15％纳米Y₂O₃，15％纳米CeO₂，余量为分散剂、增稠剂等助剂，使用常用的即可。

将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷中超声波处理30min除胶，用20％v/w的硫酸粗化碳纳米管表面，然后将碳纳米管浸渍于配置好的SiO₂溶胶中，真空浸渍2h，取出干燥，630℃下烧结2h，制成表面具有一层10nm厚SiO₂涂层的碳纳米管。将碳纳米管加入到熔炼成金属液的铝合金中，制成包含以下百分比质量组分的铝合金基体，0.8％Si，0.9％Cu，2.5％Mg，0.4％Zn，0.5％Ni，0.13％Mn，0.5％Ti，0.09％C，0.5％Bi，0.25％Fe，0.5％Re，7％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

按质量百分比称取17.6％AlN粉、1.8％Y₂O₃粉、2.0Al₂O₃粉、2.5％Si粉、4.5％Mg粉、1.0％Ti粉、1.2％Ta粉和69.4％SiC粉，混匀，加入粘结剂，均匀涂覆于铝合金基体制成的金属丝上，将多根金属丝固定在可旋转的操作台上，然后进行激光扫描。激光扫描功率为2.0kw，扫描速度为250mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm，在铝合金基体上形成一层厚度为20μm的AlN/SiC复合陶瓷层。

对比例1

金属丝束中的金属丝由普通不锈钢制成。

对比例2

金属丝束中的金属丝由本发明中的铝合金制成，铝合金基体表面未熔覆本发明中的陶瓷层，其余均与实施例1相同。

对比例3

金属丝束中的金属丝由普通铝合金制成，铝合金基体表面熔覆有本发明中的陶瓷层，其余均与实施例1相同。

将本发明实施例1-4中的金属丝的性能与对比例1-3中金属丝的性能进行比较，比较结果如表1所示。

表1：实施例1-4和对比例1-3中金属丝的性能的比较

综上所述，本发明设计合理，操作方便，结构紧凑坚固，安装金属丝束的安装槽的宽度和弧度与扭绞的金属丝束的头部贴合，使金属丝束更加紧固不易松动，使用时采用螺纹安装的方式并且设有便于使用工具旋紧的紧固件使得安装更加方便。

制备抛光轮金属丝束的金属丝采用改进的铝合金复合材料制成，通过优化铝合金基中各组分的配比，并添加Re和碳纳米管来改进铝合金的强度、韧性、耐磨性和导热性能。在铝合金基体的表面激光熔覆一层具有较高的强度、韧性、耐磨性和导热性的AlN/SiC复合陶瓷层，使用该复合材料制成的抛光轮金属丝束具有优异的力学性能和导热性，使用过程中散热快，具有良好的使用性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种金属丝抛光轮，包括上夹板和下夹板，上夹板和下夹板的中部均开有通孔，上夹板和下夹板的边缘部分之间安装有多股金属丝束，其特征在于，所述上夹板和下夹板的通孔之间安装有紧固件，紧固件的中部设有纵向安装孔，纵向安装孔内设有内螺纹，紧固件分为上段部分、中段部分和下段部分，上段部分位于上夹板的上方且上段部分的外径大于通孔直径，中段部分位于上夹板和下夹板的通孔内且与通孔相配合，下段部分位于下夹板的下方且下段部分的外径大于通孔直径，所述金属丝束由多根金属丝扭绞而成，所述金属丝由铝合金复合材料制成，所述铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层。

2.根据权利要求1所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述铝合金基体包括以下百分比质量的组分，0.5-0.8％Si，0.5-0.9％Cu，1.2-2.5％Mg，0.2-0.4％Zn，0.2-0.5％Ni，0.07-0.13％Mn，0.3-0.5％Ti，0.05-0.09％C，0.3-0.5％Bi，0.05-0.25％Fe，0.3-0.5％Re，3-7％碳纳米管，余量为Al及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述碳纳米管的表面涂覆有一层厚为3-10nm的SiO₂涂层。

4.根据权利要求1-3所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述陶瓷层为AlN/SiC复合陶瓷层，该陶瓷层包括以下质量百分比含量的组分，12.3-17.6％AlN，1.2-1.8％Y₂O₃，1.5-2.0Al₂O_3，1.5-2.5％Si，3-4.5％Mg，0.5-1.0％Ti，0.8-1.2％Ta，余量为SiC。

5.根据权利要求4所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述激光熔覆时激光扫描功率为1.5-2.0kw，扫描速度为200-250mm/min，光斑尺寸为2.5mm×2.0mm。

6.根据权利要求5所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述上夹板和下夹板均分为中部的环形凹陷部和边缘的环形突起部，上夹板的环形突起部和下夹板的环形突起部相对称并构成金属丝束的环形安装槽。

7.根据权利要求6所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述环形突起部的内壁呈弧形。

8.根据权利要求7所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述紧固件的上段部分的高度高于上夹板的环形突起部的高度。

9.根据权利要求8所述的一种金属丝抛光轮，其特征在于，所述紧固件的上段部分的外壁的横截面为四边形或六边形。