CN111775069A - 珩轮基体镀膜cbn磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法 - Google Patents

珩轮基体镀膜cbn磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于珩轮制备技术领域，涉及CBN珩轮的使用的粘结剂，具体为珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括H3PO4、CuO、Zn(OH)2和Al(OH)3。本发明降低了粘结剂中的含氧量，从而避免了液态钎料生成过多碳化物，降低了镀膜CBN表面金属钛在高温下与多种单质和化合物尤其是与氧族元素发生反应的几率，减少了离子化合物或金属间化物的生成，从而降低了对钎料润湿性的影响；同时去除了CuO粉末内的碳酸根离子，避免了液态钎料中过多碳化物的生成，为激光钎焊镀膜CBN珩轮获得优异性能提供了保障，使得激光钎焊制备得到的CBN珩轮对CBN磨粒的把持力度大大提升，进一步使CBN珩轮精度保持性好，CBN珩轮使用寿命增长。

Description

珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法
技术领域
本发明属于珩轮制备技术领域，涉及CBN珩轮的使用的粘结剂，具体为珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法。
背景技术
目前，国内外使用的CBN珩轮按粘结剂材料分为2类：一类是采用金属粘结剂制备CBN珩轮；另一类是采用非金属粘结剂制备CBN珩轮。采用金属粘结剂制备CBN珩轮的工艺主要有复合CBN珩轮电沉积工艺、单层CBN珩轮电沉积工艺、CBN粉末冶金工艺；采用非金属粘结剂制备珩轮的工艺主要有CBN陶瓷高温成型烧结工艺、CBN 树脂浇注或加热压制工艺。
初步粘结好的CBN珩轮在后续还需要进行激光钎焊，其中镀膜CBN珩轮激光钎焊工艺是依靠CBN磨粒表面金属钛镀层的中介作用，利用激光加热实现珩轮基体与CBN磨粒的钎焊连接。利用激光钎焊工艺制作的CBN珩轮与利用电镀工艺或烧结工艺制备的CBN珩轮的本质区别在于CBN磨粒与合金钎料之间是冶金接合，而不是被机械地包裹在粘结剂之中，故利用激光钎焊工艺制作的CBN珩轮对CBN磨粒把持力相对较大、精度保持性好，珩轮使用寿命长。但是目前利用粘结剂初步粘结好的CBN珩轮其镀膜CBN磨粒表面的金属钛在常温下就能与粘结剂中的氟、氢氟酸等几种物质起作用，而且在较高温度下，金属钛还可与粘结剂中的多种单质和化合物发生反应，而形成不利于钎焊的离子化合物或金属间化物，其中与氧族元素形成的离子化合物对钎料的润湿性能影响较大，影响CBN珩轮对CBN磨粒的把持力度。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中的技术问题，提供了一种珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法。
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，粘结剂的成分包括H3PO4 、CuO、Zn(OH)2 和Al(OH)3。
优选的，粘结剂中H3PO4的浓度为65~85%。H3PO4加热后能够形成聚磷酸，将H3PO4的浓度设置在这个范围内，是为了保证粘结强度。
优选的，粘结剂的各成分重量份为：浓度为65~85% 的H3PO4 为30份，CuO为5~8份，Zn(OH)2为1~3份，Al(OH)3为0.1~0.3份。粘结剂的各成分在这个范围内设置组份形成的粘结剂氧分含量较少，而且避免了粘结剂使液态钎料生成过多碳化物。
本发明还包括：珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，该方法是用于制备本发明所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的，该方法包括以下步骤：
步骤一：量取重量份为30份且浓度为65~85%的H3PO4；
步骤二：在步骤一中量好的H3PO4中加入重量份为1~3份的Zn(OH)2和重量份为0.1~0.3份的Al(OH)3，加热至Zn(OH)2和Al(OH)3溶解；
步骤三：将重量份为5~8份的CuO粉末置于坩埚中加热，去除碳酸根离子；
步骤四：将步骤二中制备得到的混合溶液冷却至室温后，滴入步骤三中得到的去除碳酸根离子的CuO粉末内，并用玻璃棒不断搅动，出现1cm以上拉丝后即可，粘结剂制备完成。
优选的，CuO粉末的加入量与CBN磨粒的粒径成正比，其比值范围为1:20~1:15（g/目）。当CBN磨粒粒径较大时，为了增加粘接效果，可适当增加CuO粉末的加入量，反之，使用较少CuO粉末的加入量。
优选的，步骤四中将步骤二中制备得到的混合溶液逐滴缓慢滴入CuO粉末中。这是为了防止配制时很难调和，或者反应过于激烈，避免反应物飞溅，避免对操作人员带来安全隐患。
本发明的反应温度较低，较好实现，故通过本发明所述方法能够有效避免温度较高时产生大量氧化物，或引起珩轮基体的热变形。
本发明的有益效果是：本发明采用了粘结剂作为镀膜CBN磨粒和固定钎料的载体，制备得到的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂与采用传统的采用专用胶或焊剂固定钎料和镀膜CBN磨粒或直接用液态钎料固定镀膜CBN磨粒相比，降低了粘结剂中的含氧量，从而避免了液态钎料生成过多碳化物，降低了镀膜CBN表面金属钛在高温下与多种单质和化合物尤其是与氧族元素发生反应的几率，减少了离子化合物或金属间化物的生成，从而降低了对钎料润湿性的影响；同时去除了CuO粉末内的碳酸根离子，避免了液态钎料中过多碳化物的生成，为激光钎焊镀膜CBN珩轮获得优异性能提供了保障，使得镀膜CBN珩轮激光钎焊工艺制备得到的CBN珩轮对CBN磨粒的把持力度大大提升，进一步使CBN珩轮精度保持性好，CBN珩轮使用寿命增长；而且本发明所述的粘结剂制备方法简单好操作，反应条件较低，容易实现。
附图说明
图1为通过本发明所述粘结剂初步粘结好的CBN珩轮后在经过激光钎焊后得到的CBN珩轮上的镀膜CBN磨粒形貌图。
图2为通过本发明所述粘结剂初步粘结好CBN珩轮后在经过激光钎焊后得到的CBN珩轮上的镀膜CBN磨粒形磨损形貌图。
具体实施方式
参照图1、2，对本发明所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂及其制备方法进行详细说明。
实施例1：珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，是由如下成分组成的：30mL浓度为65%的H3PO4，5g CuO， 1g Zn(OH)2和0.1g Al(OH)3。
上述珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，采用如下步骤：
步骤一：量取30mL的浓度为65%的磷酸；
步骤二：在步骤一中的磷酸中加入1g氢氧化锌和 0.1g氢氧化铝，加热至氢氧化锌和氢氧化铝溶解；
步骤二：将5g CuO粉末置于坩埚中加热，去除碳酸根离子；
步骤四：将步骤二中的溶液冷却至室温后，滴入步骤三中得到的除过碳酸根离子的CuO粉末内，并用玻璃棒不断搅动，出现1cm以上拉丝后即可，珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂制备完成。
实施例2：珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，是由如下成分组成：30mL浓度为75%的H3PO4，7g CuO， 2g Zn(OH)2和0.2g Al(OH)3。
上述珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，采用如下步骤：
步骤一：量取30mL的浓度为75%的磷酸；
步骤二：在步骤一中的磷酸中加入2g氢氧化锌和0. 2g氢氧化铝，加热至氢氧化锌和氢氧化铝溶解；
步骤二：将7g CuO粉末置于坩埚中加热，去除碳酸根离子；
步骤四：将步骤二中的溶液冷却至室温后，滴入步骤三中得到的除过碳酸根离子的CuO粉末内，并用玻璃棒不断搅动，出现1cm以上拉丝后即可，珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂制备完成。
实施例3：珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，是由如下成分组成：30mL浓度为85%的H3PO4，8g CuO， 3g Zn(OH)2和0.3g Al(OH)3。
上述珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，采用如下步骤：
步骤一：量取30mL的浓度为85%的磷酸；
步骤二：在步骤一中的磷酸中加入3g氢氧化锌和0.3g氢氧化铝，加热至氢氧化锌和氢氧化铝溶解；
步骤二：将8g CuO粉末置于坩埚中加热，去除碳酸根离子；
步骤四：将步骤二中的溶液冷却至室温后，滴入步骤三中得到的除过碳酸根离子的CuO粉末内，并用玻璃棒不断搅动，出现1cm以上拉丝后即可，珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂制备完成。
进一步的，作为本发明所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法的一种具体实施方式，CuO粉末的加入量与CBN磨粒的粒径成正比，其比值范围为1:20~1:15（g/目）。比如当镀膜CBN磨粒的粒径为100/120目时，CuO粉末选择5g即可。当CBN磨粒粒径较大时，为了增加粘接效果，可适当增加CuO粉末的加入量，反之，使用较少CuO粉末的加入量。
进一步的，作为本发明所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法的一种具体实施方式，步骤四中将步骤二中制备得到的混合溶液逐滴缓慢滴入CuO粉末中，配制过程一定要控制混合溶液的用量，混合溶液应分多次加入，否则配制时很难调和，且反应过于激烈，易造成飞溅。而且配制好粘结剂后应尽量在4小时内使用，以避免长时间置于空气中粘结剂水分蒸发过度，粘稠程度增加，不利于钎料及磨粒的固定。
由图1可见，钎焊层表面没有出现明显的裂纹或烧蚀现象，钎料及CBN磨粒固定良好；由图2可见，CBN磨粒在磨损过程中出现脆性压溃，没有明显的磨粒脱落情况，表明CBN磨粒与钎焊层的连接可靠。
以上具体数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1. 珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂的成分包括H3PO4 、CuO、Zn(OH)2 和Al(OH)3。
2.根据权利要求1所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂中H3PO4的浓度为65~85%。
3.根据权利要求2所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂的各成分重量份为：浓度为65~85% 的H3PO4 为30份，CuO为5~8份，Zn(OH)2为1~3份，Al(OH)3为0.1~0.3份。
4.根据权利要求3所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂的各成分重量份为：浓度为65~85% 的H3PO4 为30份，CuO为5份，Zn(OH)2为1份，Al(OH)3为0.1份。
5.根据权利要求3所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂的各成分重量份为：浓度为65~85% 的H3PO4 为30份，CuO为7份，Zn(OH)2为2份，Al(OH)3为0.2份。
6.根据权利要求3所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂，其特征在于，粘结剂的各成分重量份为：浓度为65~85% 的H3PO4 为30份，CuO为8份，Zn(OH)2为3份，Al(OH)3为0.3份。
7.珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，其特征在于，该方法是用于制备权利要求1至6中任一种珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的，该方法包括以下步骤：
步骤一：量取重量份为30份且浓度为65~85%的H3PO4；
步骤二：在步骤一中量好的H3PO4中加入重量份为1~3份的Zn(OH)2和重量份为0.1~0.3份的Al(OH)3，加热至Zn(OH)2和Al(OH)3溶解；
步骤三：将重量份为5~8份的CuO粉末置于坩埚中加热，去除碳酸根离子；
步骤四：将步骤二中制备得到的混合溶液冷却至室温后，滴入步骤三中得到的去除碳酸根离子的CuO粉末内，并用玻璃棒不断搅动，出现1cm以上拉丝后即可，粘结剂制备完成。
8.根据权利要求7所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，其特征在于，CuO粉末的加入量与CBN磨粒的粒径成正比，其比值范围为1:20~1:15（g/目）。
9.根据权利要求7所述的珩轮基体镀膜CBN磨粒和固定钎料的粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤四中将步骤二中制备得到的混合溶液逐滴缓慢滴入CuO粉末中。
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