CN106553134A - 一种新型砂轮及其制备方法 - Google Patents

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陈世杰
田绍洁
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Abstract

本发明公开一种新型由复合耐磨磨料制备的砂轮及其制备方法，由所述耐磨层复合耐磨磨料经过特殊工艺制备而成，具体的制备方法包括，按照一定比例分别称取磨料层原料混合后，进行混合并球磨，充入石墨模具中烧结后冷却，所述模具为正四面体的石墨模具，且所述墨模具的尺寸可以根据需要制定为多种规格，经过本发明所述方法制备的砂轮产品，其制作工艺简单，磨料强度高，有广泛的应用前景。

Description

一种新型砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于磨料技术领域，具体涉及一种复合耐磨磨料制备的砂轮及其制备方法。
背景技术
磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。在工业上应用非常广泛，特别是加工高精度或低粗糙度的零件或特别硬的零件时，磨料和磨具是必不可少的。在很多技术领域都有广泛的需求，例如对刀具的刃磨和坚硬材料的切割、活塞环与气缸、阀门与阀座的紧密配合，变速器和齿轮的精度、大量零件的去毛刺等，为各种工具加工节省加工时间，提高生产率，提高产品精密度等。近年来，磨料的生产技术已有显著的进步。许多天然磨料，已被人造磨料所代替。但是，由于各行业对磨料材质的要求不断提高，因此，研发出锋利度更高，抗压强度高，磨削质量更好，磨削效率更高、使用寿命长的磨料，必将可以广泛的应用于磨削、切割、打磨工具等各相关技术领域。
发明内容
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：所述砂轮由复合耐磨磨料层、接合过渡层、本体组成。所述接合过渡层用于将磨料层和本体固定连接的作用，将其固定于砂轮上，以便进行磨削加工，本发明的技术方案在于公开一种复合耐磨磨料制备的砂轮及其制备方法，具体的制备方法如下：
(1)按照下述比例分别称取磨料层原料混合：
40～70wt％聚晶金刚石或天然金刚石磨料、10～15wt％立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料、10～15wt％碳化硅磨料、0～15wt％镍铬合金粉、3～8wt％碳化硼磨料、1～5wt％石墨粉、3～8wt％氧化钾、3～8wt％氧化锌、1～5wt％碳酸氢钠粉、1～5wt％氧化铁。
所述镍铬合金粉中铬的含量为40wt％。
本发明实施例中，所用的聚晶金刚石或天然金刚石磨料的粒度为200～400nm；立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料的粒度为100～250nm；
(2)将步骤(1)称取的原料进行混合并球磨，球磨条件如下：
球磨速度为500～1000r/min，正反转交替球磨2～5小时；本发明实施例中，为了达到更小的粒度要求，所用的球磨速度为1000r/min，正反转交替球磨5小时。
(3)将步骤(2)称取的混合物填充入石墨模具中：
将磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，以溢满方式填充，并去除上表面多余的粉体；所述墨模具的尺寸可以根据需要制定为多种规格，例如：正四面体的粒度按照其外接球直径计，为20～200μm；本领域技术人员也可以根据实际的磨料粒度要求，在不脱离本发明所示技术方案的情况下，进行适当调整。
(4)烧结后冷却：
将步骤(3)称取的混合物进行烧结，烧结温度为700-950℃，调节压力为10-25Mpa，保温时间10-25min，最后随炉冷却。
具体的，在优选的技术方案中，所述烧结的温度是以5～8℃/min的速率升温。
(5)钎料钎焊
将步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体固定在真空钎焊炉中，使用Ag-Cu-Ti钎料对步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体进行钎焊，钎焊的条件为：在真空条件下，分别在280～320℃、850-900℃、280～320℃温度下，分别保温20～30min后，再随炉冷却即获得本发明所述的耐磨砂轮。
对于上述技术方案中，优选的情况下，所述Cu-Sn-Ti钎料中含有85～70wt％Cu、15～20wt％Sn、1～10wt％Ti、0.001～0.1wt％混合稀土。
对于上述技术方案中，优选的情况下，所述钎料原料的颗粒平均大小为350～550目。
本发明的创新特征是：
1)制作工艺简单，可广泛用于磨削、切割、打磨工具等各相关技术领域。
2)可以根据需要制定为多种磨料规格，适应领域广；
3)使用本发明所述方法制备的耐磨砂轮，其切边锋利度较传统磨料层提高8％以上，抗压强度提高至少15％，磨削质量好，效率有了一定的提高，还能降低生产成本。
附图说明
图1：具有复合耐磨磨料层的耐磨砂轮的结构示意图；其中：1.复合耐磨磨料层，2.接合过渡层，3.本体。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思进行等同替换或改变均属于本发明保护范畴。
实施例1
(1)按照下述比例分别称取磨料层原料混合：
60wt％聚晶金刚石或天然金刚石磨料、10wt％立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料、10wt％碳化硅磨料、6wt％镍铬合金粉、3wt％碳化硼磨料、2wt％石墨粉、3wt％氧化钾、3wt％氧化锌、2wt％碳酸氢钠粉、1wt％氧化铁。
所述镍铬合金粉中铬的含量为40wt％。
所用的聚晶金刚石或天然金刚石磨料的粒度为200～400nm；立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料的粒度为100～250nm；
(2)将步骤(1)称取的原料进行混合并球磨，球磨条件如下：
球磨速度为800r/min，正反转交替球磨3小时；
(3)将步骤(2)称取的混合物填充入石墨模具中：
将磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，以溢满方式填充，并去除上表面多余的粉体；所述墨模具的尺寸可以根据需要制定为多种规格，本实施例正四面体的粒度按照其外接球直径计，为200μm；
(4)烧结后冷却：
将步骤(3)称取的混合物进行烧结，烧结温度为950℃，调节压力为20Mpa，保温时间15min，最后随炉冷却。
具体的，在优选的技术方案中，所述烧结的温度是以8℃/min的速率升温。
(5)钎料钎焊
将步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体固定在真空钎焊炉中，使用Ag-Cu-Ti钎料对步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体进行钎焊，钎焊的条件为：在真空条件下，分别在300℃、850℃、300℃温度下，分别保温20～30min后，再随炉冷却即获得本发明所述的耐磨砂轮。
所述Cu-Sn-Ti钎料中含有75wt％Cu、15wt％Sn、9.9wt％Ti、0.1wt％混合稀土。所述钎料原料的颗粒平均大小为350～550目。
经过标准检测方法测试，本发明所述方法制备的磨料的强度可达280MPa。
实施例2
(1)按照下述比例分别称取磨料层原料混合：
50wt％聚晶金刚石或天然金刚石磨料、15wt％立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料、10wt％碳化硅磨料、9wt％镍铬合金粉、5wt％碳化硼磨料、2wt％石墨粉、3wt％氧化钾、3wt％氧化锌、2wt％碳酸氢钠粉、1wt％氧化铁。
所述镍铬合金粉中铬的含量为40wt％。
所用的聚晶金刚石或天然金刚石磨料的粒度为200～400nm；立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料的粒度为100～250nm；
(2)将步骤(1)称取的原料进行混合并球磨，球磨条件如下：
球磨速度为1000r/min，正反转交替球磨5小时；
(3)将步骤(2)称取的混合物填充入石墨模具中：
将磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，以溢满方式填充，并去除上表面多余的粉体；所述墨模具的尺寸可以根据需要制定为多种规格，本实施例中，正四面体的粒度按照其外接球直径计，为100μm；
(4)烧结后冷却：
将步骤(3)称取的混合物进行烧结，烧结温度为850℃，调节压力为15Mpa，保温时间25min，最后随炉冷却。
具体的，在优选的技术方案中，所述烧结的温度是以8℃/min的速率升温。
(5)钎料钎焊
将步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体固定在真空钎焊炉中，使用Ag-Cu-Ti钎料对步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体进行钎焊，钎焊的条件为：在真空条件下，分别在350℃、850℃、350℃温度下，分别保温25min后，再随炉冷却即获得本发明所述的耐磨砂轮。
所述Cu-Sn-Ti钎料中含有75wt％Cu、15wt％Sn、9.9wt％Ti、0.1wt％混合稀土。所述钎料原料的颗粒平均大小为550目。
经过标准检测方法测试，本发明所述方法制备的磨料的强度可达260MPa。
实施例3
(1)按照下述比例分别称取磨料层原料混合：
55wt％聚晶金刚石或天然金刚石磨料、10wt％立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料、12wt％碳化硅磨料、7wt％镍铬合金粉、5wt％碳化硼磨料、2wt％石墨粉、3wt％氧化钾、3wt％氧化锌、2wt％碳酸氢钠粉、1wt％氧化铁。
所述镍铬合金粉中铬的含量为40wt％。
本发明实施例中，所用的聚晶金刚石或天然金刚石磨料的粒度为200～400nm；立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料的粒度为100～250nm；
(2)将步骤(1)称取的原料进行混合并球磨，球磨条件如下：
球磨速度为1000r/min，正反转交替球磨5小时；
(3)将步骤(2)称取的混合物填充入石墨模具中：
将磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，以溢满方式填充，并去除上表面多余的粉体；所述墨模具的尺寸可以根据需要制定为多种规格，在本实施例中，正四面体的粒度按照其外接球直径计，为120μm；本领域技术人员也可以根据实际的磨料粒度要求，在不脱离本发明所示技术方案的情况下，进行适当调整。
(4)烧结后冷却：
将步骤(3)称取的混合物进行烧结，烧结温度为950℃，调节压力为15Mpa，保温时间25min，最后随炉冷却。
具体的，在优选的技术方案中，所述烧结的温度是以5℃/min的速率升温。
(5)钎料钎焊
将步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体固定在真空钎焊炉中，使用Ag-Cu-Ti钎料对步骤(4)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体进行钎焊，钎焊的条件为：在真空条件下，分别在300℃、800℃、350℃温度下，分别保温30min后，再随炉冷却即获得本发明所述的耐磨砂轮。
所述Cu-Sn-Ti钎料中含有75wt％Cu、15wt％Sn、9.9wt％Ti、0.1wt％混合稀土。所述钎料原料的颗粒平均大小为350目。
经过标准检测方法测试，本发明所述方法制备的磨料的强度可达290MPa。

Claims (10)

1.一种复合耐磨磨料制备的新型砂轮，其特征在于：其具体的制备方法如下：
(1)按照下述比例分别称取磨料层原料混合：
40～70wt％聚晶金刚石或天然金刚石磨料、10～15wt％立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料、10～15wt％碳化硅磨料、0～15wt％镍铬合金粉、3～8wt％碳化硼磨料、1～5wt％石墨粉、3～8wt％氧化钾、3～8wt％氧化锌、1～5wt％碳酸氢钠粉、1～5wt％氧化铁。
所述镍铬合金粉中铬的含量为40wt％；
(2)将步骤(1)称取的原料进行混合并球磨，球磨条件如下：
球磨速度为500～1000r/min，正反转交替球磨2～5小时；
(3)烧结后冷却：
将步骤(2)称取的混合物磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，进行烧结，烧结温度为700-950℃，调节压力为10-25Mpa，保温时间10-25min，最后随炉冷却。
(4)钎料钎焊
将步骤(3)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体固定在真空钎焊炉中，使用Ag-Cu-Ti钎料对步骤(3)所得的复合耐磨磨料与砂轮本体进行钎焊。
2.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所用的聚晶金刚石或天然金刚石磨料的粒度为200～400nm；立方氮化硼或聚晶立方氮化硼磨料的粒度为100～250nm。
3.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所用的球磨速度为1000r/min，正反转交替球磨5小时。
4.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述的将磨料粉填充入正四面体的石墨模具中，以溢满方式填充，并去除上表面多余的粉体。
5.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述的正四面体的粒度按照其外接球直径计为20～200μm。
6.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述的正四面体的粒度按照其外接球直径计为150～200μm。
7.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述烧结的温度是以5～8℃/min的速率升温。
8.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述钎焊的条件为：在真空条件下，分别在280～320℃、850-900℃、280～320℃温度下，分别保温20～30min后，再随炉冷却即可。
9.根据权利要求1所述的新型砂轮，其特征在于：所述Cu-Sn-Ti钎料中含有85～70wt％Cu、15～20wt％Sn、1～10wt％Ti、0.001～0.1wt％混合稀土。
10.根据权利要求9所述的新型砂轮，其特征在于：所述Cu-Sn-Ti钎料原料的颗粒平均大小为350～550目。
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