CN109551387A - 一种超硬金刚石砂轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺包括1)、按照重量份称取原料；2)、制备混合料A；3)、制备混合料B；4)、制备坯体；5)、制备砂轮基体；6）制备喷涂用的熔液；7）完成对砂轮基体表面镀膜处理等步骤。本发明提供一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺科学合理，通过采用易于分散的材料制备砂轮基体，并在砂轮基体上采用直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，制备的金刚石砂轮具有硬度和强度高，韧性好，耐磨损，自锐性好等特点，适合大范围推广。
Description
技术领域
本发明涉及砂轮加工技术领域，尤其涉及一种超硬金刚石砂轮的制备方法。
背景技术
金刚石砂轮是以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚石砂轮(合金砂轮）。金刚石砂轮在结构上与普通磨料砂轮有所不同，一般的是由金刚石磨料层、过渡层与基体组成。
金刚石砂轮在制备过程中，虽然金刚石硬度超硬，但是也很难以破碎，导致金刚石颗粒过大、分散不均匀等问题。同时，在制作过程中会添加一些辅材，这些辅材的强度相对较低，降低了金刚石的硬度，这阻碍金刚石砂轮的进一步应用。
鉴于以上，本发明提供一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺科学合理，选用纳米金刚石等材料，增加了金刚石的分散能力，易于分散和加工，通过先制备砂轮基体，具有较高的硬度和强度等特点。且在砂轮基体表面采用直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理，大大提高了砂轮的硬度等性能，满足金刚石砂轮高强度的使用要求等。
发明内容
本发明提供一种超硬金刚石砂轮的制备方法，它包括以下步骤：
1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料100-110重量份、陶瓷粉末20-30重量份、硅橡胶12-18重量份、硫酸钡晶须4-8重量份、高强度碳纤维3-7重量份、碳钢纤维2-6重量份、纳米碳化钨1-3重量份、碳纳米管1-10重量份、石墨7-11重量份、纳米氧化钙2-6重量份、玻璃纤维4-8重量份、纳米碳化硅粉末2-6重量份以及铝粉2-6重量份、铜粉3-7重量份、锌粉2-4重量份、铬粉2-4重量份、镍粉1-3重量份、纳米二氧化硅1-3重量份、钼粉1-3重量份；
2)、将纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末混合均匀后置于105℃的烘箱中干燥30min，作为混合料A备用；
3)、将混合料A加入球磨机混合均匀，作为混合料B备用；
4）、将混合料B投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备成坯体；
5）、将制备的坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备砂轮基体，备用；
6）、将铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维置于水冷铜模，抽取真空，然后熔炼至均匀熔液，捞净浮渣，备用；
7）、将步骤6）制备的熔液和步骤5）制备的砂轮基体放入磁控溅射机真空腔室内，抽真空，采用直流磁控溅射工艺对砂轮基体进行反溅清洗，再调整直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理；
8)取出镀膜处理后的砂轮基体，晾干后对将其表面打磨平整，即得一种超硬金刚石砂轮。
进一步地，本发明所述步骤1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料102-108重量份、陶瓷粉末23-27重量份、硅橡胶14-16重量份、硫酸钡晶须5-7重量份、高强度碳纤维4-6重量份、碳钢纤维3-5重量份、纳米碳化钨1-3重量份、碳纳米管2-8重量份、石墨8-10重量份、纳米氧化钙3-5重量份、玻璃纤维5-7重量份、纳米碳化硅粉末3-5重量份以及铝粉3-5重量份、铜粉4-6重量份、锌粉2-4重量份、铬粉2-4重量份、镍粉1-3重量份、纳米二氧化硅1-3重量份、钼粉1-3重量份。
进一步地，本发明所述步骤1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料105重量份、陶瓷粉末25重量份、硅橡胶15重量份、硫酸钡晶须6重量份、高强度碳纤维5重量份、碳钢纤维4重量份、纳米碳化钨2重量份、碳纳米管5重量份、石墨9重量份、纳米氧化钙4重量份、玻璃纤维6重量份、纳米碳化硅粉末3-5重量份以及铝粉4重量份、铜粉5重量份、锌粉3重量份、铬粉3重量份、镍粉2重量份、纳米二氧化硅2重量份、钼粉2重量份。
进一步地，本发明所述步骤5）中烧结的温度为1050℃，时间为30min。
进一步地，本发明所述步骤6）熔炼的温度为1650℃，时间为45min。
本发明的有益效果:本发明提供一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺科学合理，选用将易于分散的纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末制备砂轮基体，制备的砂轮基体具有硬度和强度较高，韧性好，耐磨削，自锐性好等特点。为了进一步地提高砂轮的硬度和强度，本发明继续在砂轮基体表面采用直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理，采用的涂层材料为铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维熔炼而成，大大提高了砂轮的硬度等性能，满足金刚石砂轮高强度的使用要求，提高了使用寿命，适合大范围推广等。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1一种超硬金刚石砂轮
一种超硬金刚石砂轮，它包括以下重量份的原料：
纳米金刚石磨料100重量份、陶瓷粉末20重量份、硅橡胶12重量份、硫酸钡晶须4重量份、高强度碳纤维3重量份、碳钢纤维2重量份、纳米碳化钨1重量份、碳纳米管1重量份、石墨7重量份、纳米氧化钙2重量份、玻璃纤维4重量份、纳米碳化硅粉末2重量份以及铝粉2重量份、铜粉3重量份、锌粉2重量份、铬粉2重量份、镍粉1重量份、纳米二氧化硅1重量份、钼粉1重量份。
实施例2一种超硬金刚石砂轮
一种超硬金刚石砂轮，它包括以下重量份的原料：
纳米金刚石磨料105重量份、陶瓷粉末25重量份、硅橡胶15重量份、硫酸钡晶须6重量份、高强度碳纤维5重量份、碳钢纤维4重量份、纳米碳化钨2重量份、碳纳米管5重量份、石墨9重量份、纳米氧化钙4重量份、玻璃纤维6重量份、纳米碳化硅粉末3-5重量份以及铝粉4重量份、铜粉5重量份、锌粉3重量份、铬粉3重量份、镍粉2重量份、纳米二氧化硅2重量份、钼粉2重量份。
实施例3一种超硬金刚石砂轮
一种超硬金刚石砂轮，它包括以下重量份的原料：
纳米金刚石磨料110重量份、陶瓷粉末30重量份、硅橡胶18重量份、硫酸钡晶须8重量份、高强度碳纤维7重量份、碳钢纤维6重量份、纳米碳化钨3重量份、碳纳米管10重量份、石墨11重量份、纳米氧化钙6重量份、玻璃纤维8重量份、纳米碳化硅粉末6重量份以及铝粉6重量份、铜粉7重量份、锌粉4重量份、铬粉4重量份、镍粉3重量份、纳米二氧化硅3重量份、钼粉3重量份。
实施例4一种超硬金刚石砂轮的制备方法
一种超硬金刚石砂轮的制备方法，它包括以下步骤：
1)、按照重量份称取原料备用；
2)、将纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末混合均匀后置于105℃的烘箱中干燥30min，作为混合料A备用；
3)、将混合料A加入球磨机混合均匀，作为混合料B备用；
4）、将混合料B投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备成坯体；
5）、将制备的坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备砂轮基体，备用；
6）、将铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维置于水冷铜模，抽取真空，然后熔炼至均匀熔液，捞净浮渣，备用；
7）、将步骤6）制备的熔液和步骤5）制备的砂轮基体放入磁控溅射机真空腔室内，抽真空，采用直流磁控溅射工艺对砂轮基体进行反溅清洗，再调整直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理；
8)取出镀膜处理后的砂轮基体，晾干后对将其表面打磨平整，即得一种超硬金刚石砂轮。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤5）中烧结的温度为1050℃，时间为30min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤6）熔炼的温度为1650℃，时间为45min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤1)的原料采用实施例1中原料及其重量份。
实施例5一种超硬金刚石砂轮的制备方法
一种超硬金刚石砂轮的制备方法，它包括以下步骤：
1)、按照重量份称取原料备用；
2)、将纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末混合均匀后置于105℃的烘箱中干燥30min，作为混合料A备用；
3)、将混合料A加入球磨机混合均匀，作为混合料B备用；
4）、将混合料B投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备成坯体；
5）、将制备的坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备砂轮基体，备用；
6）、将铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维置于水冷铜模，抽取真空，然后熔炼至均匀熔液，捞净浮渣，备用；
7）、将步骤6）制备的熔液和步骤5）制备的砂轮基体放入磁控溅射机真空腔室内，抽真空，采用直流磁控溅射工艺对砂轮基体进行反溅清洗，再调整直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理；
8)取出镀膜处理后的砂轮基体，晾干后对将其表面打磨平整，即得一种超硬金刚石砂轮。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤5）中烧结的温度为1050℃，时间为30min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤6）熔炼的温度为1650℃，时间为45min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤1)的原料采用实施例2中原料及其重量份。
实施例6一种超硬金刚石砂轮的制备方法
一种超硬金刚石砂轮的制备方法，它包括以下步骤：
1)、按照重量份称取原料备用；
2)、将纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末混合均匀后置于105℃的烘箱中干燥30min，作为混合料A备用；
3)、将混合料A加入球磨机混合均匀，作为混合料B备用；
4）、将混合料B投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备成坯体；
5）、将制备的坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备砂轮基体，备用；
6）、将铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维置于水冷铜模，抽取真空，然后熔炼至均匀熔液，捞净浮渣，备用；
7）、将步骤6）制备的熔液和步骤5）制备的砂轮基体放入磁控溅射机真空腔室内，抽真空，采用直流磁控溅射工艺对砂轮基体进行反溅清洗，再调整直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理；
8)取出镀膜处理后的砂轮基体，晾干后对将其表面打磨平整，即得一种超硬金刚石砂轮。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤5）中烧结的温度为1050℃，时间为30min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤6）熔炼的温度为1650℃，时间为45min。
作为本发明的优先方案，本发明所述步骤1)的原料采用实施例3中原料及其重量份。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种超硬金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料100-110重量份、陶瓷粉末20-30重量份、硅橡胶12-18重量份、硫酸钡晶须4-8重量份、高强度碳纤维3-7重量份、碳钢纤维2-6重量份、纳米碳化钨1-3重量份、碳纳米管1-10重量份、石墨7-11重量份、纳米氧化钙2-6重量份、玻璃纤维4-8重量份、纳米碳化硅粉末2-6重量份以及铝粉2-6重量份、铜粉3-7重量份、锌粉2-4重量份、铬粉2-4重量份、镍粉1-3重量份、纳米二氧化硅1-3重量份、钼粉1-3重量份；
2)、将纳米金刚石磨料、陶瓷粉末、硅橡胶、硫酸钡晶须、纳米碳化钨、碳纳米管、石墨、纳米氧化钙以及纳米碳化硅粉末混合均匀后置于105℃的烘箱中干燥30min，作为混合料A备用；
3)、将混合料A加入球磨机混合均匀，作为混合料B备用；
4）、将混合料B投入模具内，添置均匀，刮平，冷压制备成坯体；
5）、将制备的坯体经过烧结、自然冷却至室温，制备砂轮基体，备用；
6）、将铝粉、铜粉、锌粉、铬粉、镍粉、纳米二氧化硅、钼粉以及高强度碳纤维、碳钢纤维、玻璃纤维置于水冷铜模，抽取真空，然后熔炼至均匀熔液，捞净浮渣，备用；
7）、将步骤6）制备的熔液和步骤5）制备的砂轮基体放入磁控溅射机真空腔室内，抽真空，采用直流磁控溅射工艺对砂轮基体进行反溅清洗，再调整直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜，完成对砂轮基体表面镀膜处理；
8)取出镀膜处理后的砂轮基体，晾干后对将其表面打磨平整，即得一种超硬金刚石砂轮。
2.如权利要求1所述的一种超硬金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料102-108重量份、陶瓷粉末23-27重量份、硅橡胶14-16重量份、硫酸钡晶须5-7重量份、高强度碳纤维4-6重量份、碳钢纤维3-5重量份、纳米碳化钨1-3重量份、碳纳米管2-8重量份、石墨8-10重量份、纳米氧化钙3-5重量份、玻璃纤维5-7重量份、纳米碳化硅粉末3-5重量份以及铝粉3-5重量份、铜粉4-6重量份、锌粉2-4重量份、铬粉2-4重量份、镍粉1-3重量份、纳米二氧化硅1-3重量份、钼粉1-3重量份。
3.如权利要求2所述的一种超硬金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤1)、按照重量份称取以下原料备用：
纳米金刚石磨料105重量份、陶瓷粉末25重量份、硅橡胶15重量份、硫酸钡晶须6重量份、高强度碳纤维5重量份、碳钢纤维4重量份、纳米碳化钨2重量份、碳纳米管5重量份、石墨9重量份、纳米氧化钙4重量份、玻璃纤维6重量份、纳米碳化硅粉末3-5重量份以及铝粉4重量份、铜粉5重量份、锌粉3重量份、铬粉3重量份、镍粉2重量份、纳米二氧化硅2重量份、钼粉2重量份。
4.如权利要求1所述的一种超硬金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中烧结的温度为1050℃，时间为30min。
5.如权利要求1所述的一种超硬金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤6）熔炼的温度为1650℃，时间为45min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190402 |