CN111216046A - 一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，包括(1)配料：包括70‑80％的金刚石磨料、20‑30％的稀土基粘结剂、剩余的为粘结乳液；(2)成型；(3)烧结，本发明制备的粘结剂工艺简单，可控性强，与羰基铁粉、镍粉、石墨粉共混，起到了很好的粘结性能，且该粘结剂通过稀土掺杂，可以进一步提高成品磨轮的抗性。

Description

一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法
技术领域
本发明属于金刚石磨轮领域，具体涉及一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法。
背景技术
现代机械加工朝着高精度、高速度、硬加工、干加工(无冷却液)及降低成本等方向发展，对超硬磨具的性能提出了相当高的要求。目前常用的超硬磨削材料包括立方氮化硼和金刚石磨料两种；
金刚石磨轮制造的初期阶段主要是采用钴基结合剂和镍基结合剂，随着人们对金属元素的性能、特征和在结合剂中所起的作用的认识提高，对高消耗、高成本的磨轮配方和生产工艺进行了许多创新探索。当前国内基本上已很少使用钴基结合剂和镍基结合剂，取而代之的是铁基结合剂和铜基结合剂。目前，铁基结合剂配方体系在探索-实验-实践阶段，有的虽在使用，但存在问题不少，如磨损问题，烧结问题，扰度和韧性问题等，导致铁基结合剂磨轮的综合性能较差；
同时，目前在磨轮的制造过程中，还会使用到树脂结合剂，其使用温度滴，结合强度差，使得磨料容易脱落，同时现有的金属结合剂大多为多种金属粉体的结合，其对磨料的把持力有限，也容易造成磨料呈现颗粒性脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：包括70-80％的金刚石磨料、20-30％的稀土基粘结剂、剩余的为粘结乳液；
(2)成型；
(3)烧结。
所述稀土基粘结剂是由下述重量份的原料组成的：
异丙醇锆80-100、羰基铁粉5-7、镍粉7-10、石墨粉4-6、氯化铈10-14、碳酸氢铵10-20。
所述稀土基粘结剂是制备方法为：
取异丙醇锆，加入到其重量20-30倍的、47-50％的乙醇水溶液中，搅拌均匀，滴加氨水，加入氯化铈，搅拌反应3-5小时，加入碳酸氢铵，升高温度为65-70℃，保温搅拌1-2小时，干燥，与镍粉、石墨粉、羰基铁粉混合烧结，即得所述稀土基粘结剂。
所述氨水的浓度为10-12％，重量为碳酸氢铵的10-15倍。
所述干燥的温度为150-170℃，干燥时间为1-2小时，烧结温度为600-650℃，烧结时间为130-150分钟。
所述粘结乳液的制备方法为：
(1)取2-3重量份的过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取40-50重量份的甲基丙烯酸甲酯、60-70重量份的钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量7-10倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，保温搅拌3-4小时，出料冷却，即得。
所述成型方法为：
将金刚石磨料、稀土基粘结剂按照配比混合，球磨均匀，加入到粘结乳液中，超声10-20分钟，抽滤，将滤饼干燥，放入到模具内，热压成型，所述的热压温度为200-280℃，压力为90-100MPa。
所述烧结为在氮气气氛下烧结，烧结温度为810-840℃，烧结时间为70-90分钟。
本发明的优点：
本发明的有益效果在于，本发明以稀土基粘结剂为粘结剂，其是以异丙醇锆为前驱体，与氯化铈水溶液共混，加入的氨水不仅可以促进异丙醇锆水解，且可以促进碳酸铈的生成，之后在烧结过程，可以得到二氧化锆包覆的粘结剂，本发明的粘结剂结合强度差，对磨料的把持力强，本发明制备的粘结剂工艺简单，可控性强，与羰基铁粉、镍粉、石墨粉共混，起到了很好的粘结性能，且该粘结剂通过稀土掺杂，可以进一步提高成品磨轮的抗性。
具体实施方式
实施例1
一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：包括70％的金刚石磨料、20％的稀土基粘结剂、剩余的为粘结乳液；
(2)成型；
(3)烧结。
所述稀土基粘结剂是由下述重量份的原料组成的：
异丙醇锆80、羰基铁粉5、镍粉7、石墨粉4、氯化铈10、碳酸氢铵10。
所述稀土基粘结剂是制备方法为：
取异丙醇锆，加入到其重量20倍的、47％的乙醇水溶液中，搅拌均匀，滴加氨水，加入氯化铈，搅拌反应3小时，加入碳酸氢铵，升高温度为65℃，保温搅拌1小时，干燥，与镍粉、石墨粉、羰基铁粉混合烧结，即得所述稀土基粘结剂。
所述氨水的浓度为10％，重量为碳酸氢铵的10倍。
所述干燥的温度为150℃，干燥时间为1小时，烧结温度为600℃，烧结时间为130分钟。
所述粘结乳液的制备方法为：
(1)取2重量份的过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取40重量份的甲基丙烯酸甲酯、60重量份的钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量7倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌3小时，出料冷却，即得。
所述成型方法为：
将金刚石磨料、稀土基粘结剂按照配比混合，球磨均匀，加入到粘结乳液中，超声10分钟，抽滤，将滤饼干燥，放入到模具内，热压成型，所述的热压温度为200℃，压力为90MPa。
所述烧结为在氮气气氛下烧结，烧结温度为810℃，烧结时间为70分钟。
实施例2
一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：包括71％的金刚石磨料、25％的稀土基粘结剂、4％的粘结乳液；
(2)成型；
(3)烧结。
所述稀土基粘结剂是由下述重量份的原料组成的：
异丙醇锆100、羰基铁粉7、镍粉10、石墨粉6、氯化铈14、碳酸氢铵20。
所述稀土基粘结剂是制备方法为：
取异丙醇锆，加入到其重量30倍的、50％的乙醇水溶液中，搅拌均匀，滴加氨水，加入氯化铈，搅拌反应5小时，加入碳酸氢铵，升高温度为70℃，保温搅拌2小时，干燥，与镍粉、石墨粉、羰基铁粉混合烧结，即得所述稀土基粘结剂。
所述氨水的浓度为12％，重量为碳酸氢铵的15倍。
所述干燥的温度为170℃，干燥时间为2小时，烧结温度为650℃，烧结时间为150分钟。
所述粘结乳液的制备方法为：
(1)取3重量份的过硫酸铵，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取50重量份的甲基丙烯酸甲酯、70重量份的钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，保温搅拌4小时，出料冷却，即得。
所述成型方法为：
将金刚石磨料、稀土基粘结剂按照配比混合，球磨均匀，加入到粘结乳液中，超声20分钟，抽滤，将滤饼干燥，放入到模具内，热压成型，所述的热压温度为280℃，压力为100MPa。
所述烧结为在氮气气氛下烧结，烧结温度为840℃，烧结时间为90分钟。

Claims (8)

1.一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：包括70-80％的金刚石磨料、20-30％的稀土基粘结剂、剩余的为粘结乳液；
(2)成型；
(3)烧结。
2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述稀土基粘结剂是由下述重量份的原料组成的：
异丙醇锆80-100、羰基铁粉5-7、镍粉7-10、石墨粉4-6、氯化铈10-14、碳酸氢铵10-20。
3.根据权利要求2所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述稀土基粘结剂是制备方法为：
取异丙醇锆，加入到其重量20-30倍的、47-50％的乙醇水溶液中，搅拌均匀，滴加氨水，加入氯化铈，搅拌反应3-5小时，加入碳酸氢铵，升高温度为65-70℃，保温搅拌1-2小时，干燥，与镍粉、石墨粉、羰基铁粉混合烧结，即得所述稀土基粘结剂。
4.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述氨水的浓度为10-12％，重量为碳酸氢铵的10-15倍。
5.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为150-170℃，干燥时间为1-2小时，烧结温度为600-650℃，烧结时间为130-150分钟。
6.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述粘结乳液的制备方法为：
(1)取2-3重量份的过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取40-50重量份的甲基丙烯酸甲酯、60-70重量份的钛酸四丁酯混合，加入到混合料重量7-10倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，保温搅拌3-4小时，出料冷却，即得。
7.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述成型方法为：
将金刚石磨料、稀土基粘结剂按照配比混合，球磨均匀，加入到粘结乳液中，超声10-20分钟，抽滤，将滤饼干燥，放入到模具内，热压成型，所述的热压温度为200-280℃，压力为90-100MPa。
8.根据权利1所述的一种稀土掺杂金刚石磨轮的制备方法，其特征在于，所述烧结为在氮气气氛下烧结，烧结温度为810-840℃，烧结时间为70-90分钟。
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