CN110449576B - 一种铁基磁力研磨粉末的制备方法 - Google Patents

一种铁基磁力研磨粉末的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁基磁力研磨粉末的制备方法，先高温喷氧点蚀处理雾化铁粉，再通过徐冷振动除去氧化物杂质，然后采用粉末播种装置将铁粉均匀分散在α氧化铝点阵碳纤维筛网表面，并往复振动筛网使氧化铝黏着铁粉表面，最后将粉末脱脂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。此方法具有表面切削元阵列控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现铁基磁力研磨粉末的高效加工性能和长寿命。

Description

一种铁基磁力研磨粉末的制备方法
技术领域
本发明涉及磁力研磨粉末制备技术领域，特别涉及一种铁基磁力研磨粉末的制备方法。
背景技术
对于非轴对称或非中心对称工业零部件的精确研磨抛光是机加工领域的关键难题之一，特别是异形件边角处或内表面的去毛刺研磨操作更加困难。磁力研磨方法是一种解决上述难题的有效手段。但现有的铁基磁力研磨粉末存在磁力弱、球形度较低、研磨效率低及寿命短等问题。因此，寻找一种新方法，依据表面点阵排布设计理念高效制备铁基磁力研磨粉末，提高其加工性能至关重要。
发明内容
本发明是针对常见手段难以有效解决现有的铁基磁力研磨粉末存在磁力弱、球形度较低、研磨效率低及寿命短等问题的研发领域现状，提供一种铁基磁力研磨粉末的制备方法。此方法具有表面切削元阵列控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现铁基磁力研磨粉末的高效加工性能和长寿命。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种铁基磁力研磨粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)将雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将具有正五边形和正六边形碳纤维筛网浸入黏着剂中，双面均匀黏着α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，再按正五、六边形筛网交叉层叠并横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于真空脱脂装置中祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
作为本发明进一步改进，雾化铁粉采用还原法制得，平均粒度140～270微米。
作为本发明进一步改进，高温喷氧点蚀处理采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3～6:1，气流温度350～560℃，气流速度与流量分别为110～160米/秒和330～520毫升/秒。
作为本发明进一步改进，徐冷震动装置除氧的震动频率为5～9赫兹，冷却速率为320～430℃每米冷却篦床。
作为本发明进一步改进，正五、六边形碳纤维筛网孔径分别为425～500微米、375～455微米。
作为本发明进一步改进，黏着剂为23％SBS-甲醇混合溶液。
作为本发明进一步改进，α氧化铝粉末平均粒度375～455微米。
作为本发明进一步改进，粉末播种装置的点播频率15～24赫兹，送粉量560～780克/分钟；筛网交叉往复移动相对速度0.5～1.2米/秒，往复距离0.3～0.6米。
作为本发明进一步改进，真空脱脂温度360～480℃，真空度130～430Pa。
作为本发明进一步改进，制得的铁基磁力研磨粉末具有仿C60表面α氧化铝排布结构，粉末的磁化强度大于等于1120培/米，粉末平均球形度大于等于0.7，磁头吸附厚度大于等于1.5厘米，去毛刺研磨寿命大于等于12小时/克。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：
本发明先高温喷氧点蚀处理雾化铁粉，再通过徐冷振动除去氧化物杂质，然后采用粉末播种装置将铁粉均匀分散在α氧化铝点阵碳纤维筛网表面，并往复振动筛网使氧化铝黏着铁粉表面，最后将粉末脱脂；其中高温喷氧点蚀处理可得到铁粉表面的高密度刻蚀点，有利于α氧化铝切削元的稳定黏着。碳纤维筛网有利于按点阵排列控制α氧化铝的黏着精度，便于后续α氧化铝在铁粉表面的模板排列。本发明制得的铁基磁力研磨粉末具有仿C60表面α氧化铝排布结构，粉末的磁化强度大于等于1120培/米，粉末平均球形度大于等于0.7，磁头吸附厚度大于等于1.5厘米，去毛刺研磨寿命大于等于12小时/克。此方法具有表面切削元阵列控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现铁基磁力研磨粉末的高效加工性能和长寿命。
进一步，通过表面点阵排布设计、粉末点蚀化与切削元点阵黏着工艺优化，充分发挥α氧化铝的强度、耐磨及铁粉的磁性优势，是解决现有铁基磁力研磨粉末低效、短寿命的关键手段。
进一步，在制备铁基磁力研磨粉末过程中，本发明为解决现有的铁基磁力研磨粉末存在磁力弱、球形度较低、研磨效率低及寿命短等问题，而是采用一种表面点阵排布设计、粉末点蚀化与切削元点阵黏着工艺优化，研究高温喷氧点蚀参数、徐冷振动工艺、粉末点播技术参数、脱脂工艺和铁基磁力研磨粉末的本征性能、切削性能的关系，即：对于具有仿C60表面α氧化铝排布结构的铁基磁力研磨粉末，保持较高本征性能和切削性能的最佳高温喷氧点蚀参数、徐冷振动工艺、粉末点播技术参数、脱脂工艺。
具体实施方式
本发明一种铁基磁力研磨粉末的制备方法，包括下述步骤：
1)将平均粒度140～270微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3～6:1，气流温度350～560℃，气流速度与流量分别为110～160米/秒和330～520毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为5～9赫兹，冷却速率为320～430℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为425～500微米、375～455微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度375～455微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率15～24赫兹，送粉量560～780克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.5～1.2米/秒，往复距离0.3～0.6米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于130～430Pa真空脱脂装置中360～480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例1
1)将平均粒度140微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3:1，气流温度350℃，气流速度与流量分别为110米/秒和330毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为5赫兹，冷却速率为320℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为425微米、375微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度375微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率15赫兹，送粉量560克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.5米/秒，往复距离0.3米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于130Pa真空脱脂装置中360℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例2
1)将平均粒度160微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为4:1，气流温度400℃，气流速度与流量分别为120米/秒和350毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为6赫兹，冷却速率为330℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为460微米、385微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度385微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率17赫兹，送粉量580克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.7米/秒，往复距离0.4米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于140Pa真空脱脂装置中370℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例3
1)将平均粒度170微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为5:1，气流温度380℃，气流速度与流量分别为130米/秒和360毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为7赫兹，冷却速率为360℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为490微米、390微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度390微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率18赫兹，送粉量590克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.8米/秒，往复距离0.5米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于220Pa真空脱脂装置中400℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例4
1)将平均粒度200微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为6:1，气流温度430℃，气流速度与流量分别为160米/秒和420毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为8赫兹，冷却速率为400℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为465微米、415微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度375微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率24赫兹，送粉量660克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.8米/秒，往复距离0.5米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于230Pa真空脱脂装置中480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例1～4制备铁基磁力研磨粉末的性能参数见表1所示：
表1
Figure BDA0002200784560000071
从上表可以得出，本发明制得的铁基磁力研磨粉末具有仿C60表面α氧化铝排布结构，粉末的磁化强度大于等于1120培/米，粉末平均球形度大于等于0.7，磁头吸附厚度大于等于1.5厘米，去毛刺研磨寿命大于等于12小时/克。
实施例5
1)将平均粒度230微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3:1，气流温度350℃，气流速度与流量分别为160米/秒和520毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为9赫兹，冷却速率为430℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为500微米、455微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度455微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率24赫兹，送粉量780克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度1.2米/秒，往复距离0.6米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于430Pa真空脱脂装置中480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例6
1)将平均粒度240微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为4:1，气流温度390℃，气流速度与流量分别为120米/秒和420毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为7赫兹，冷却速率为430℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为500微米、375微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度410微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率22赫兹，送粉量680克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度1.2米/秒，往复距离0.3米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于340Pa真空脱脂装置中420℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例7
1)将平均粒度260微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为5:1，气流温度560℃，气流速度与流量分别为160米/秒和520毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为9赫兹，冷却速率为430℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为500微米、455微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度455微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率18赫兹，送粉量560克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.9米/秒，往复距离0.6米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于330Pa真空脱脂装置中480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例8
1)将平均粒度200微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为6:1，气流温度560℃，气流速度与流量分别为110米/秒和330毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为5赫兹，冷却速率为320℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为460微米、430微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度375微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率15赫兹，送粉量560克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.5米/秒，往复距离0.3米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于130Pa真空脱脂装置中480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例9
1)将平均粒度140微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3:1，气流温度350℃，气流速度与流量分别为110米/秒和330毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为5赫兹，冷却速率为320℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为425微米、375微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度375微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率15赫兹，送粉量560克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度0.5米/秒，往复距离0.3米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于130Pa真空脱脂装置中360℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例10
1)将平均粒度270微米还原雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为6:1，气流温度560℃，气流速度与流量分别为160米/秒和520毫升/秒，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，震动频率为9赫兹，冷却速率为430℃每米冷却篦床，得到高密度表面点蚀铁粉；
2)将孔径分别为500微米、455微米正五、六边形碳纤维筛网浸入23％SBS-甲醇混合溶液中，双面均匀黏着平均粒度455微米α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，点播频率24赫兹，送粉量780克/分钟，再按正五、六边形筛网交叉层叠并以相对速度1.2米/秒，往复距离0.6米横向往复移动，得到氧化铝附着铁基粉末；
3)将氧化铝附着铁基粉末置于430Pa真空脱脂装置中480℃祛除黏着剂，最终得到仿C60表面结构铁基磁力研磨粉末。
实施例5～10制备铁基磁力研磨粉末的性能参数见表2所示：
表2
Figure BDA0002200784560000111
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将雾化铁粉进行高温喷氧点蚀处理，再置于徐冷震动装置中除去氧化铁杂质，得到高密度表面点蚀铁粉；
2）将具有正五边形和正六边形碳纤维筛网浸入黏着剂中，双面均匀黏着α氧化铝粉末，然后利用粉末播种装置使点蚀铁粉均匀分散在筛网表面，再按正五、正六边形筛网交叉层叠并横向往复移动，得到α氧化铝附着铁基粉末；
3）将α氧化铝附着铁基粉末置于真空脱脂装置中去除黏着剂，最终得到仿C60表面结构的铁基磁力研磨粉末；
徐冷震动装置除氧化铁杂质的震动频率为5～9赫兹，冷却速率为320～430℃每米冷却篦床；
粉末播种装置的点播频率15～24赫兹，送粉量560～780克/分钟；正五、正六边形筛网交叉往复移动相对速度0.5～1.2米/秒，往复距离0.3～0.6米。
2.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，雾化铁粉采用还原法制得，平均粒度140～270微米。
3.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，高温喷氧点蚀处理采用氩氧混合气为高温喷射气流，氩气与氧气的体积比为3～6:1，气流温度350～560℃，气流速度与流量分别为110～160 米/秒和330～520 毫升/秒。
4.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，正五、正六边形碳纤维筛网孔径分别为425～500微米、375～455微米。
5.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，黏着剂为23%SBS-甲醇混合溶液。
6.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，α氧化铝粉末平均粒度375～455微米。
7.如权利要求1所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，步骤3）中，真空脱脂温度360～480℃，真空度130～430 Pa。
8.如权利要求1至7任意一项所述的铁基磁力研磨粉末的制备方法，其特征在于，制得的铁基磁力研磨粉末具有仿C60表面α氧化铝排布结构，粉末的磁化强度大于等于1120 培/米，粉末平均球形度大于等于0.7，磁头吸附厚度大于等于1.5 厘米，去毛刺研磨寿命大于等于12小时/克。
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