CN106985085B - 一种金属结合剂金刚石砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属结合剂金刚石砂轮，其特征在于：是由金属粉，铜铈合金，造孔剂，TS‑1钛硅分子筛，金刚石复合磨粒组成；所述金属粉为铁粉，铜粉，镍粉，锡粉；所述造孔剂为PE/CeO2/Cu复合物；所述金刚石复合磨粒为金刚石/氧化铈核壳复合磨粒。本发明克服了金属结合剂金刚石砂轮自锐性不佳、效率低的缺点，本发明的金属结合剂金刚石砂轮具有良好的力学性能和自锐性，对金刚石的把持力高，成型性好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属超硬材料制造领域，具体涉及一种金属结合剂金刚石砂轮。
背景技术
金属结合剂是以合金粉或金属粉末为粘结材料,采用粉末冶金的工艺流程,通常用于超硬材料磨具制品的一种结合剂。金属结合剂具有较高的强度和较高的韧性，对磨粒的把持力较大，所以金属结合剂的超硬磨具具有使用寿命长、能承受较大的磨削压力等特点。其在工程陶瓷、石材加工、光学玻璃、硬质合金和电子元件等难加工材料的磨削加工中已得到了广泛应用。然而金属结合剂磨具存在自锐性差，磨具表面容易被堵塞等缺点。因此，在磨削加工中会出现工件表面容易被烧伤，工件的表面质量受到影响等问题。这在一定程度上使得金属结合剂磨具在一些精密加工的应用上受到了限制。为了解决金属结合剂磨具在高精度的精密加工中所存在的不足，国内外许多学者在结合剂改性上进行了大量的试验研究。其中，在金属结合剂配方中加入稀土元素来对金属结合剂进行改性受到了许多专家学者的关注。
为了进一步提高和改善铁基金属结合剂的性能，采用添加Cu-Ce合金的方法，可以大大改善铁基金属结合剂性能的影响。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而提供的自锐性好，磨具表面不容易被堵塞的新型金属结合剂金刚石砂轮。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种新型金属结合剂金刚石砂轮，其特征在于：是由金属粉，铜铈合金，造孔剂，TS-1钛硅分子筛组成，金刚石复合磨粒组成；所述金属粉为铁粉，铜粉，镍粉，锡粉；所述造孔剂为PE/CeO2/Cu复合物；所述金刚石复合磨粒为金刚石/氧化铈核壳复合磨粒。
各原料的重量百分比为：铁粉30%～50%、铜粉30%～50%、锡粉5%～10%、镍粉1%～2%、铜铈合金1%～10%、造孔剂1%～5%、TS-1钛硅分子筛1%～5%、金刚石复合磨粒5%～15%；
所述造孔剂是由挤出成型造粒得到的，在结合剂热压烧结时PE碳化而产生孔隙起造孔作用，含有氧化铈在磨抛玻璃时起到化学抛光作用，含有铜粉增加了造孔剂的导电导热性能，便于结合剂的热压成型同时碳化的有机物和氧化铈形成脆硬相，增加了金属结合剂的自锐性；通过挤出造粒可以得到颗粒形状和大小均一的造孔剂。
所述TS-1钛硅分子筛是经如下方法处理得到的： 将200～300nm的TS-1钛硅分子筛浸入到5%～10%的硝酸铈的丙酮溶液中浸泡2～5h，经过滤，缓慢升温干燥，干燥速度20℃/h，升至600℃，使硝酸铈完全转化为萤石相的氧化铈。
一种金属结合剂金刚石砂轮是由以下工艺制备的：将金刚石用液体石蜡润湿，加入金属粉，铜铈合金，TS-1钛硅分子筛，造孔剂，金刚石复合磨粒，混匀，采用真空热压工艺烧结，选择620～660℃为烧结温度，烧结压力为22～25MPa,保温时间8-12min。
本发明的有益效果如下：
1、添加了Cu-Ce合金大大改善了铁基金属结合剂的结合性能：对结合剂具有致密化的作用，使结合剂洛氏硬度（HRB）增大，且结合剂抗冲击性能增加、韧性增高；
2、添加了钛硅分子筛为脆硬相，使磨具锋利不易堵塞；
3、添加了包含有氧化铈的TS-1钛硅分子筛，使得金刚石磨具磨抛玻璃时增加了化学反应的速率和去除速率；
4、添加造孔剂PE/CeO2/Cu复合物，在结合剂热压烧结时PE碳化而产生孔隙起造孔作用，同时碳化的有机物和氧化铈形成脆硬相，增加了金属结合剂的自锐性；含有氧化铈在磨抛玻璃时起到化学抛光作用；含有铜粉增加了造孔剂的导电导热性能；通过挤出造粒得到的造孔剂颗粒形状和大小均一；
5、金刚石复合磨料其内核为金刚石而不是其他形式的，其超细粉末具有晶相稳定，硬度高，尺寸分布窄等优点；其外壳为氧化铈，氧化铈的机械化学抛光性能提高了粉体的抛光性能；该复合磨料的亲水性提高，制作金刚石磨具时，增加了金刚石和结合剂的结合力，使制得的磨具更加耐磨，减少了磨削时的磨具消耗，降低了磨削加工的成本。
具体实施方式
本发明以下结合实施例做进一步描述：
实施例1：
a、将金刚石用液体石蜡润湿，加入金属粉，铜铈合金，TS-1钛硅分子筛，于高能混料机中混合20h，充分混匀；各原料按重量百分比分别为46%Fe，30%Cu，5%Sn，6%Cu-Ce，2%Ni，3%TS-1钛硅分子筛，1%造孔剂，7%金刚石复合磨粒；所述TS-1钛硅分子筛是经如下方法处理得到的： 将200～300nm的TS-1钛硅分子筛浸入到5%的硝酸铈的丙酮溶液中浸泡5h，经过滤，缓慢升温干燥，干燥速度20℃/h， 升至600℃，保温1h；
b、采用真空热压工艺，烧结选择620℃为烧结温度，烧结压力为23 MPa 保温时间12min。
实施例2
a、将金刚石用液体石蜡润湿，加入金属粉，铜铈合金，TS-1钛硅分子筛，于高能混料机中混合20h，充分混匀；各原料按重量百分比分别为45.49%Fe，34.55%Cu，6.83%Sn，1.89%Cu-Ce，1.41%Ni，3%TS-1钛硅分子筛，1.12%造孔剂，5.71%金刚石复合磨粒；所述TS-1钛硅分子筛是经如下方法处理得到的： 将200～300nm的TS-1钛硅分子筛浸入到10%的硝酸铈的丙酮溶液中浸泡2h，经过滤，缓慢升温干燥，干燥速度20℃/h， 升至600℃，保温1h；
b、采用真空热压工艺，烧结选择640℃为烧结温度，烧结压力为23 MPa 保温时间10min。
实施例3
a、将金刚石用液体石蜡润湿，加入金属粉，铜铈合金，TS-1钛硅分子筛，于高能混料机中混合20h，充分混匀；各原料按重量百分比分别为12.39%金刚石复合磨粒，41.27%Fe，33.93%Cu，6.34%Sn，1.76%Cu-Ce，1.31%Ni，3%TS-1钛硅分子筛；所述TS-1钛硅分子筛是经如下方法处理得到的： 将200～300nm的TS-1钛硅分子筛浸入到8%的硝酸铈的丙酮溶液中浸泡4h，经过滤，缓慢升温干燥，干燥速度20℃/h， 升至600℃，保温1h；
b、采用真空热压工艺，烧结选择650℃为烧结温度，烧结压力为24MPa 保温时间8min。
Claims (5)
1.一种金属结合剂金刚石砂轮，其特征在于：该金属结合剂金刚石砂轮原料由铁粉、铜粉、锡粉、镍粉、铜铈合金、造孔剂、TS-1钛硅分子筛、金刚石复合磨粒组成，各原料的重量百分比为：铁粉30%～50%、铜粉30%～50%、锡粉5%～10%、镍粉1%～2%、铜铈合金1%～10%、造孔剂1%～5%、TS-1钛硅分子筛1%～5%、金刚石复合磨粒5%～15%；所述造孔剂是由挤出成型造粒得到的PE/CeO2/Cu复合物；所述金刚石复合磨粒为金刚石/氧化铈核壳复合磨粒。
2.根据权利要求1所述的金属结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述TS-1钛硅分子筛是经如下方法处理得到的： 将200-300nm的TS-1钛硅分子筛浸入到5%-10%的硝酸铈的丙酮溶液中浸泡2-5h，经过滤，缓慢升温干燥，干燥速度20℃/h，升至600℃保温1h。
3.根据权利要求1所述的金属结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述金刚石复合磨粒为金刚石/氧化铈核壳复合磨粒，该复合磨粒的内核为金刚石，包覆层为氧化铈壳，其中氧化铈壳的质量为金刚石质量的0.5-15%。
4.根据权利要求1所述的金属结合剂金刚石砂轮，其中金刚石-氧化铈核壳复合磨粒由下述方法制得：将金刚石磨粒和碳酸铈加入高能混料机中，混合2-24h为前驱物，将此前驱物经400-579℃焙烧1-8h，其焙烧产物粉碎后即为金刚石-氧化铈核壳复合磨粒。
5.一种制备权利要求1所述的金属结合剂金刚石砂轮的方法，是由以下工艺制备的：将金刚石用液体石蜡润湿，加入金属粉，铜铈合金，TS-1钛硅分子筛，造孔剂，金刚石复合磨粒，于高能混料机中混合20h，充分混匀，采用真空热压工艺烧结，选择620～660℃为烧结温度，烧结压力为22～25MPa,保温时间8～12min。
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