CN106244109B - 以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒的制备方法。本发明选择煅烧菱苦土为主要粘结剂成分，添加金刚石微粉、固化剂A和固化剂B，利用荸荠式糖衣机完成这种金刚石微粉团粒的制备。所述团粒中，团粒的粒径为0.8～3.0mm，含有25～75％(Wt.)的金刚石微粒，金刚石微粒的粒径为0.1～55μm。本发明解决了由于金刚石微粉磨料颗粒尺寸小、比表面积大，在菱苦土磨具、树脂精磨、超精磨及抛光磨具中混合不均、容易脱落的问题，提高了磨具的使用寿命与效率，减少了不可降解的磨削废弃物排放，提高了环保水平，替代了现在所用的SiC磨料的磨块。同时，本发明操作简单、成本低廉，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于金刚石工具制造领域，特别涉及一种使粒径微米级金刚石微粉团粒化的方法，主要应用于金刚石抛磨工具的制造方面。
背景技术
菱苦土磨具，主要用于石材等硬脆材料的精磨及抛光等工序。在传统制造工艺中，主要以菱苦土为粘结剂。煅烧菱苦土与氯化镁水溶液混合，根据需要加入不同的碳化硅磨粒和用量，均匀分布在磨块的工作层中，经过压制、手捣或浇注成型为各种规格的磨具，称为菱苦土磨具。菱苦土磨具的使用效率主要体现在它的锋利性、耐磨性。在实际使用过程中发现，由于其磨料为碳化硅，比石材的硬度高出值有限，不能满足不断提高的效率要求，由于使用寿命有限，大量的、不可降解的磨块残部的排放，也造成严重环境污染；以金刚石替代碳化硅无疑是很好的选择，但存在一个严重的问题：微小的颗粒很难被相对强度较低的菱苦土粘结剂粘结牢固，极易脱落，难以发挥出金刚石超硬的优点。除此之外，另一个重要原因在于：微米级的金刚石单晶颗粒，有较大的比表面积，如果在磨具中要求较高的体积比例，就会降低粘结剂的体积，也是造成粘结力下降的原因之一。除此之外，树脂粘结剂的抛磨工具也面临同一问题。如果将分散度较高的微小尺寸(01.～50μm)的金刚石单晶颗粒用适当的粘结剂结合成为较大尺寸的团粒，则可解决这一问题。
发明内容
为此，本发明提供一种以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒的制备方法。该发明操作简单、成本低廉，适合于机械化及自动化生产。所述方法选择煅烧菱苦土为主要粘结剂成分，添加金刚石微粉、固化剂A和固化剂B，利用荸荠式糖衣机制备与菱苦土结合的金刚石微粉团粒。本发明制备的具有金刚石微粉团粒的菱苦土抛磨磨具，具有与金刚石微粒相当的抛磨精度，从而大大延长了使用寿命，提高了抛磨效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：
选用粒度为0.1-55μm的金刚石微粉，按照质量比50％加入到固化剂A中浸泡10～12小时，捞出控干备用；
步骤(2)：
将煅烧菱苦土与浸泡过的金刚石微粉，按照质量比煅烧菱苦土：金刚石微粉＝1:1～3(根据需要计算比例)进行混合成为混合粉料备用，其中煅烧菱苦土粒径≤3μm；
步骤(3)：
将混合粉料置于荸荠式糖衣机的料锅中，开动糖衣机，保持转速在25r/min。同时开启高压喷雾器，将固化剂A均匀喷洒到混合料上；糖衣机工作时用刮料板搅拌料锅，并刮去糖衣机表面粘附的粉末，直至看不到粉末为止，经过25～35分钟，制成湿润料块；
步骤(4)：
将步骤3制得的湿润料块摊薄，自然干燥100-120分钟后，通过选定的筛号筛分，获得初级团粒；余者留为下次再用；
步骤(5)：
将初级团粒重新放入料锅之中，开动糖衣机，保持转速在25r/min。同时开启高压喷雾器，将固化剂B均匀喷洒到初级团粒上；糖衣机转动时用刮料版搅拌料锅，自然干燥110～130分钟；按所需粒度选定筛号精确筛分，获得基本团粒；
步骤(6)：
将经过步骤(5)得到的基本团粒置于220℃±10℃烘箱中烘干固化50～70分钟，然后自然冷却至室温取出，得到与菱苦土结合的金刚石微粉团粒，完成制备过程。
所述固化剂A的配比为：MgCl2 25～35克，磷酸3ml，去离子水100ml；将MgCl2、磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，即制成固化剂A。
所述固化剂B的配比为：MgCl2 40～45克，磷酸5ml，去离子水100ml；将MgCl2、磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，即制成固化剂B。
所述菱苦土结合的金刚石微粉团粒，其粒径尺寸范围为0.8-3毫米。
本发明的有益效果是：该发明解决了金刚石抛磨磨具的精度要求与磨料利用率之间矛盾的问题。团粒过程操作简单，制备的与菱苦土结合的金刚石微粉团粒适合于制造金刚石精密抛磨磨具。本发明还解决了由于金刚石微粉磨料颗粒尺寸小、比表面积大，在菱苦土磨具、树脂精磨、超精磨及抛光磨具中混合不均、容易脱落的问题，提高了磨具的使用寿命与效率，减少了不可降解的磨削废弃物排放，提高了环保水平，替代了现在所用的SiC磨料的磨块。同时，本发明成本低廉，适合于机械化及自动化生产。
附图说明
图1是使用本发明制备的以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒。
具体实施方式
实施例1
制备0.8mm团粒。其制备方法如下：
步骤(1)：
a按照MgCl2：30克，磷酸3ml，去离子水100ml的配方，将MgCl2、磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，即制成固化剂A。
b按照MgCl2：40克，磷酸5ml，去离子水100ml的比例，将MgCl2、磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，即制成固化剂B。
c选择平均粒径为0.1μm的金刚石单晶50克，加入到固化剂A中浸泡12小时(以固化剂A浸没金刚石为准)，捞出控干备用。
步骤(2)：
将煅烧菱苦土与浸泡过的金刚石微粉，按照质量比煅烧菱苦土:金刚石微粉＝1:1进行混合成为混合粉料备用，其中煅烧菱苦土粒径≤3μm。
步骤(3)：
将混合粉料置于荸荠式糖衣机的料锅中，开动糖衣机，保持转速在25r/min；同时开启高压喷雾器，将固化剂A均匀喷洒到混合料上；糖衣机工作时用刮料板搅拌料锅，并刮去糖衣机表面粘附的粉末，直至看不到粉末为止，经过30分钟，制成湿润料块。
步骤(4)：
将步骤(3)制得的湿润料块摊薄，自然干燥110分钟后，通过选定的20#、24#筛号筛分，其中24#筛上颗粒留用，获得初级团粒；24#筛下颗粒及20#筛上颗粒留为下次再用；
步骤(5)：
将初级团粒重新放入料锅之中，开动糖衣机，保持转速在25r/min；同时开启高压喷雾器，将固化剂B均匀喷洒到初级团粒上；糖衣机转动时用刮料板搅拌料锅，自然干燥120分钟；通过选定筛号20#、24#筛号筛分，其中24#筛上颗粒留用，获得基本团粒；24#筛下颗粒及20#筛上颗粒留为下次再用；
步骤(6)：
将经过步骤(5)得到的基本团粒置于220℃烘箱中烘干固化60分钟，然后自然冷却至室温取出，得到菱苦土结合的金刚石微粉团粒，完成制备过程。其中初级团粒是在通过自然干燥而微干的湿润料块碾碎并通过20目筛而留存在24目筛之上的团粒，平均团粒粒径约0.8mm；基本团粒亦相同筛分。
实施例2
制备1.0mm团粒。制备固化剂A、B方法同实施例1；其中初级团粒是在通过自然干燥而微干的湿润料块碾碎并通过14目筛而留存在16目筛之上的团粒，平均团粒粒径约1.0mm；基本团粒亦相同筛分；其余同实施例1。
实施例3
制备1.6mm团粒。制备固化剂A、B方法同实施例1；其中步骤(2)中，煅烧菱苦土与浸泡过的金刚石微粉是按照质量比＝1:2进行混合成为混合粉料，其它相同；初级团粒是在通过自然干燥而微干的湿润料块碾碎并通过10目筛而留存在12目筛之上的团粒，平均团粒粒径约1.6mm；基本团粒亦相同筛分；其余同实施例1。
实施例4
制备2.0mm团粒。制备固化剂A、B方法同实施例1；其中步骤(2)中，煅烧菱苦土与浸泡过的金刚石微粉是按照质量比＝1:3进行混合成为混合粉料，其它相同；初级团粒是在通过自然干燥而微干的湿润料块碾碎并通过8目筛而留存在10目筛之上的团粒，平均团粒粒径约2.0mm；基本团粒亦相同筛分；其余同实施例1。
实施例5
制备3.0mm团粒。制备固化剂A、B方法同实施例1；其中初级团粒是在通过自然干燥而微干的湿润料块碾碎并通过6目筛而留存在7目筛之上的团粒，平均团粒粒径约3.0mm；基本团粒亦相同筛分；其余同实施例1。
Claims (2)
1.一种以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤(1)：
a按照MgCl2 25～35克，磷酸3ml，去离子水100ml；将MgCl2、磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，制成固化剂A；
b按照MgCl2 40～45克，磷酸5ml，去离子水100ml；将MgCl2，磷酸依次加入到去离子水中，搅拌至无颗粒物，制成固化剂B；
步骤(2)：
选用的金刚石微粉粒度为0.1-55μm，称量并加入到固化剂A中浸泡10～12小时，捞出控干备用；
步骤(3)：
将煅烧菱苦土与浸泡过的金刚石微粉，按照质量比煅烧菱苦土:金刚石微粉＝1:1～3进行混合成为混合粉料备用，其中煅烧菱苦土粒径≤3μm；
步骤(4)：
将混合粉料置于荸荠式糖衣机的料锅中，开动糖衣机，保持转速在25r/min；同时开启高压喷雾器，将固化剂A均匀喷洒到混合料上；糖衣机工作时用刮料板搅拌料锅，并刮去糖衣机表面粘附的粉末，直至看不到粉末为止，经过25～35分钟，制成湿润料块；
步骤(5)：
将步骤(4)制得的湿润料块摊薄，自然干燥100-120分钟后，通过选定的筛号筛分，获得初级团粒，余者留为下次再用；
步骤(6)：
将初级团粒重新放入料锅之中，开动糖衣机，保持转速在25r/min；同时开启高压喷雾器，将固化剂B均匀喷洒到初级团粒上；糖衣机转动时用刮料板搅拌料锅，自然干燥110～130分钟；按所需粒度通过选定筛号精确筛分，获得基本团粒；
步骤(7)：
将经过步骤(6)得到的基本团粒置于220℃±10℃烘箱中烘干固化50～70分钟，然后自然冷却至室温取出，得到菱苦土结合的金刚石微粉团粒，完成制备过程。
2.根据权利要求1所述的以菱苦土为粘结剂的金刚石微粉团粒的制备方法，其特征在于：所述菱苦土结合的金刚石微粉团粒，其粒径尺寸范围为0.8-3毫米。
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