CN110193787A - 一种5g手机陶瓷背板用金刚石磨头及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头及其制备方法，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu50‑80份，CuCl5‑10份，Sn15‑30份和CeO21‑10份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为8‑30%；所述润湿剂为石蜡。该方法包括原材料的制备、冷压、烧结、冷却和后处理。本发明自锐性好、磨削效率高、磨削精度高、使用寿命长，适用于氧化铝陶瓷的磨削加工，解决了在氧化铝陶瓷磨削过程中出现崩边或开裂的问题。

Description

一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷背板用磨头技术领域，具体涉及一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头及其制备方法。
背景技术
5G时代要求信号传输速度更快，是4G的1~100倍。5G通信将采用3Ghz以上的频谱，其毫米波的波长更短，与金属背板相比，陶瓷背板对信号无干扰，且拥有其他材料无可比拟的优越性能，受到手机生产商的青睐。
在所有的陶瓷材料中，氧化锆陶瓷除了具有高强度、高硬度、耐酸碱耐腐蚀及高化学稳定性等优点，同时具有抗刮耐磨、无信号屏蔽、散热性能优良、外观效果好等特点，因此成为继塑料、金属、玻璃之后一种新型的手机机身材质。目前需要解决氧化锆陶瓷材料的磨削加工问题，这也是其未能广泛推广应用的主要原因，所以选择合适的砂轮是非常必要的。
目前氧化铝陶瓷使用的是电镀磨头，电镀磨头不易修整及寿命短、污染环境等问题，造成客户使用成本高，效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种多刃口、多气孔、强度高、保持性好、寿命长、工作效率高的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头及其制备方法，该磨头解决了氧化铝陶瓷磨削过程中出现的崩边、开裂问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu50-80份，CuCl5-10份，Sn15-30份和CeO21-10份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为8-30%；所述润湿剂为石蜡。
针对上述技术方案，Sn的添加量可以保证其效果达到最大化，保证结合剂胎体软硬适中，使其强度增大；通常Sn含量低时，结合剂胎体软、韧性大，Sn含量高时则结合剂胎体脆，硬度有所提高，但强度下降；Sn的添加可以改善磨头的胎体强度，确保磨头有良好的自锐性；CuCl可以形成微气孔，提高容屑空间，增加磨头的自锐性，防止加工过程中粘屑现象的出现；CeO2 的添加可以使磨头抛光快，磨头表面光洁度高，增加磨头的使用寿命，从而提高磨削氧化铝陶瓷的表面质量，避免出现崩边、开裂现象的出现；金刚石磨料含量过高容易造成加工面出现划伤，过低则导致磨头的使用寿命降低，该成分控制可以使磨头在工作过程中既不划伤工件，其寿命又可达到最大化。
优选的，所述Sn为粗磨Sn或精磨Sn；采用所述粗磨Sn时，Sn为15-25份；采用所述精磨Sn时，Sn为20-30份。
优选的，所述粗磨Sn的颗粒度为300#；所述精磨Sn的颗粒度为W10。
优选的，所述CeO2的粒度为500目。有利于更加均匀的分散在制品中。
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，包括以下步骤：
（1）原材料的制备：将金属结合剂和金刚石磨料按比例称量后加入球磨机内，再加入润湿剂，进行球磨24h，得到原材料，备用；
（2）冷压：将步骤（1）得到的原材料放到钢质模具模腔内进行冷压，冷压压力为10-18MPa，得到冷压毛坯；
（3）烧结：将步骤（2）制得的冷压毛坯放入钟罩炉内，在氮气氛围下进行烧结；
（4）冷却：将烧结之后的毛坯冷却至200℃以下，进行脱模，得到磨头毛坯；
（5）后处理：将步骤（4）中得到的磨头毛坯进行喷砂处理，并用电火花进行修整至要求形状，最后进行腐蚀修锐处理。
上述技术方案中烧结采用钟罩炉，在烧结过程中Cu和Sn通过高温高压形成CuSn合金，采用铜基结合剂可以提高磨头的成型性；在钟罩炉内烧结通过充氮气，可以防止制品氧化，且能保证磨头的均匀性，且能批量生产，降低成本。
优选的，步骤（1）中润湿剂的添加量为金属结合剂和金刚石磨料总质量的0.5-1%。
优选的，步骤（3）中烧结参数为：钟罩炉内压力为80～120KN，烧结温度为550～800℃，保温保压时间为50～800min。
优选的，步骤（4）中冷却方式采用缓冷的方式。
优选的，步骤（5）中的腐蚀修锐处理为先将王水加热至沸腾，然后将修整好的磨头放置在王水中，使磨头淹没在王水中15-20min。
腐蚀修锐处理通过王水腐蚀磨头的结合剂，来保证金刚石的外露高度，确保磨头体具有锋利性。
本发明的有益效果是：
本发明磨头热导率高、自锐性好、磨削效率高、磨削精度高、使用寿命长、方便修整、磨削成本低、多刃口，多气孔，强度高、保持性好，适用于氧化铝陶瓷的磨削加工，避免在氧化铝陶瓷磨削过程中出现崩边或开裂的问题；该制备方法采用钟罩炉烧结可以实现产业化批量生产。
本发明生产效率比电镀磨头高3倍，传统电镀磨头每班20件，该磨头可以达到60-70件；该磨头的使用寿命是电镀磨头的10-15倍；该磨头的加工粗糙度比电镀提升1倍，电镀磨头加工后为Ra1.6，该磨头的加工粗糙度是Ra0.8），节约成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu50份，CuCl5份，粗磨Sn15份和CeO21份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为8%；所述润湿剂为石蜡；所述粗磨Sn的颗粒度为300#；所述CeO2的粒度为500目。
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，包括以下步骤：
（1）原材料的制备：将金属结合剂和金刚石磨料按比例称量后加入球磨机内，再加入润湿剂，润湿剂的添加量为金属结合剂和金刚石磨料总质量的0.5%，进行球磨24h，得到原材料，备用；
（2）冷压：将步骤（1）得到的原材料放到钢质模具模腔内进行冷压，冷压压力为10MPa，得到冷压毛坯；
（3）烧结：将步骤（2）制得的冷压毛坯放入钟罩炉内，在氮气氛围下进行烧结，钟罩炉内压力为80KN，烧结温度为550℃，保温保压时间为800min；
（4）冷却：将烧结之后的毛坯采用缓冷的方式冷却至200℃以下，进行脱模，得到磨头毛坯；
（5）后处理：将步骤（4）中得到的磨头毛坯进行喷砂处理，并用电火花进行修整至要求形状，最后进行抗腐蚀处理；腐蚀修锐处理为先将王水加热至沸腾，然后将修整好的磨头放置在王水中，使磨头淹没在王水中15min。
实施例2
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu65份，CuCl8份，粗磨Sn25份和CeO26份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为20%；所述润湿剂为石蜡；所述粗磨Sn的颗粒度为300#；所述CeO2的粒度为500目。
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，包括以下步骤：
（1）原材料的制备：将金属结合剂和金刚石磨料按比例称量后加入球磨机内，再加入润湿剂，润湿剂的添加量为金属结合剂和金刚石磨料总质量的0.7%，进行球磨24h，得到原材料，备用；
（2）冷压：将步骤（1）得到的原材料放到钢质模具模腔内进行冷压，冷压压力为15MPa，得到冷压毛坯；
（3）烧结：将步骤（2）制得的冷压毛坯放入钟罩炉内，在氮气氛围下进行烧结，钟罩炉内压力为110KN，烧结温度为720℃，保温保压时间为650min；
（4）冷却：将烧结之后的毛坯采用缓冷的方式冷却至200℃以下，进行脱模，得到磨头毛坯；
（5）后处理：将步骤（4）中得到的磨头毛坯进行喷砂处理，并用电火花进行修整至要求形状，最后进行抗腐蚀处理；腐蚀修锐处理为先将王水加热至沸腾，然后将修整好的磨头放置在王水中，使磨头淹没在王水中15-20min。
实施例3
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu80份，CuCl10份，精磨Sn30份和CeO210份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为30%；所述润湿剂为石蜡；所述精磨Sn的颗粒度为W10；所述CeO2的粒度为500目。
一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，包括以下步骤：
（1）原材料的制备：将金属结合剂和金刚石磨料按比例称量后加入球磨机内，再加入润湿剂，润湿剂的添加量为金属结合剂和金刚石磨料总质量的1%，进行球磨24h，得到原材料，备用；
（2）冷压：将步骤（1）得到的原材料放到钢质模具模腔内进行冷压，冷压压力为18MPa，得到冷压毛坯；
（3）烧结：将步骤（2）制得的冷压毛坯放入钟罩炉内，在氮气氛围下进行烧结，钟罩炉内压力为120KN，烧结温度为800℃，保温保压时间为50min；
（4）冷却：将烧结之后的毛坯采用缓冷的方式冷却至200℃以下，进行脱模，得到磨头毛坯；
（5）后处理：将步骤（4）中得到的磨头毛坯进行喷砂处理，并用电火花进行修整至要求形状，最后进行抗腐蚀处理；腐蚀修锐处理为先将王水加热至沸腾，然后将修整好的磨头放置在王水中，使磨头淹没在王水中20min。
实施例1-3所制备的磨头与传统的电镀磨头相比：其生产效率高，传统电镀磨头每班20件，该磨头可以达到60-70件；该磨头的使用寿命是电镀磨头的10-15倍；该磨头的加工粗糙度较电镀磨头提升，采用电镀磨头加工后为Ra1.6，该磨头的加工粗糙度是Ra0.8；采用电镀磨头磨削手机陶瓷背板时容易产生裂纹或崩边的现象，采用该磨头未出现类似现象的发生。该发明生产效率高、使用寿命长，解决了磨削过程中陶瓷背板破损的情况，加工成品率高，成产成本降低。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，该磨头由金属结合剂、金刚石磨料和润湿剂组成，其特征在于，所述金属结合剂由以下重量份原料组成：Cu50-80份，CuCl5-10份，Sn15-30份和CeO21-10份；所述金刚石磨料占所述磨头的体积比为8-30%；所述润湿剂为石蜡。
2.根据权利要求1所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，其特征在于，所述Sn为粗磨Sn或精磨Sn；采用所述粗磨Sn时，Sn为15-25份；采用所述精磨Sn时，Sn为20-30份。
3.根据权利要求2所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，其特征在于，所述粗磨Sn的颗粒度为300#；所述精磨Sn的颗粒度为 W10。
4.根据权利要求1所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头，其特征在于，所述CeO2的粒度为500目。
5.一种制备权利要求1-4任一所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原材料的制备：将金属结合剂和金刚石磨料按比例称量后加入球磨机内，再加入润湿剂，进行球磨24h，得到原材料，备用；
（2）冷压：将步骤（1）得到的原材料放到钢质模具模腔内进行冷压，冷压压力为10-18MPa，得到冷压毛坯；
（3）烧结：将步骤（2）制得的冷压毛坯放入钟罩炉内，在氮气氛围下进行烧结；
（4）冷却：将烧结之后的毛坯冷却至200℃以下，进行脱模，得到磨头毛坯；
（5）后处理：将步骤（4）中得到的磨头毛坯进行喷砂处理，并用电火花进行修整至要求形状，最后进行腐蚀修锐处理。
6.根据权利要求5所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，其特征在于，步骤（1）中润湿剂的添加量为金属结合剂和金刚石磨料总质量的0.5-1%。
7.根据权利要求5所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，其特征在于，步骤（3）中烧结参数为：钟罩炉内压力为80～120KN，烧结温度为550～800℃，保温保压时间为50～800min。
8.根据权利要求5所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，其特征在于，步骤（4）中冷却方式采用缓冷的方式。
9.根据权利要求5所述的5G手机陶瓷背板用金刚石磨头的制备方法，其特征在于，步骤（5）中的腐蚀修锐处理为先将王水加热至沸腾，然后将修整好的磨头放置在王水中，使磨头淹没在王水中15-20min。
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