CN112497088A - 一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，由如下重量份计的组分制作而成：金刚石微粉磨料3‑8份，铜粉65‑75份，铬镍粉1‑3份，铜锡预合金粉15‑25份，石墨粉1‑5份，钴粉0.3‑1份。其制备方法包括如下步骤：以金刚石微粉磨料为磨料，铜粉、铬镍粉为基体，铜锡预合金粉、石墨粉为造孔剂放入球磨混料机中混均，加入粘结剂钴粉混合。本发明在基体原料中加入铬镍（Cr‑Ni）合金粉，与铜锡预合金粉、钴粉协同作用与改性后的金刚石微粉磨料共同作用，所得砂轮具有很好的耐磨度,该体系下结合剂对金刚石的把持力较好，自锐性好，加工性能良好，可以实现砂轮耐磨性与锋利度保持一致。

Description

一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于砂轮制备领域，具体涉及一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮及其制备方法。
背景技术
青铜基金刚石砂轮以金刚石微粉磨料为原料，用金属粉作结合剂，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)。由于金刚石硬度极高，研磨能力强，所以金刚石砂轮具有磨削力和磨削热小，磨削效率高，加工质量好，加工精度高，寿命长等特点，在硬脆有色金属、工程陶瓷、硬质合金等硬度高、耐磨性好、寿命长、能承受大负荷磨削的特点，所以在高性能硬脆材料的成形磨削和精密、超精密磨削中应用更广泛。金属结合剂金刚石砂轮按制造方式不同主要有烧结和电镀两种类型。电镀型金刚石砂轮优点工艺简单，投资少，制造方便，缺陷是：镀层金属与基体及磨料结合面上并不存牢固化学冶金结合；烧结型金属结合剂砂轮多以青铜等金属作为结合剂，用高温烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温，导热性耐磨性好，使用寿命长，可承受较大负荷，不足在于存在对金刚石的把持力较弱等缺陷，造成磨轮消耗过快，磨削力有限等问题。现有关于金刚石砂轮的专利，我们查到如下：申请号201910404611.5，发明名称：一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法，磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石8-14份、电解铜粉8-14份、钴粉2-8份、电解镍粉0.5-3份、锡粉1-5份、铜锡合金粉8-12份、高强度耐高温树脂结合剂35-42份、碳化硅8-12份、氧化铝4-8份、硬质酸锌1-3份。该发明通过调配金属-树脂复合型结合剂，能够提高金刚石磨边轮的使用寿命和削磨锋利度，进而提高削磨砖坯的优等率，节约电耗，提高生产效率，为砖坯削磨工序创造更高的价。但砂轮不仅仅要求产品的耐磨性，而是追求耐磨性与锋利度的一致，这样才能既能解决磨轮消耗过快的问题，又能解决金刚石磨粒出刃高度降低，排屑空间减小，砂轮堵塞的问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种耐磨性与锋利度保持一致的青铜基金刚石砂轮及其制备方法。
为实现上述的目的，本发明的技术方案为：
一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，由如下重量份计的组分制作而成：金刚石微粉磨料3-8份，铜粉65-75份，铬镍粉1-3份，铜锡预合金粉15-25份，石墨粉1-5份，钴粉0.3-1份。
作为进一步的技术方案，以上所述金刚石微粉磨料4-5份，铜粉68.7-71.5份，铬镍粉2-3份，铜锡预合金粉20-25份，石墨粉2-3份，钴粉0.3-0.5份。
作为进一步的技术方案，以上所述金刚石微粉磨料是是经二氧化钛溶胶改性得到。
作为进一步的技术方案，以上所述铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为(15-17)：(3-5)。
作为进一步的技术方案，以上所述铬镍粉中铬粉和镍粉的重量比为1：(4-5)。
一种如上所述的锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，包括如下步骤：以金刚石微粉磨料为磨料，铜粉、铬镍粉为基体，铜锡预合金粉、石墨粉为造孔剂放入球磨混料机中混均，加入粘结剂钴粉混合，然后再将混合后的物料筛分，得到均匀无结团的混合料粉，将混合料粉置于摊料机中均匀摊料，冷压成型，得到的生坯进行热压烧结，接着置于双面研磨机进行打磨，线切割机进行内外圆加工即可。
作为进一步的技术方案，以上所述金刚石微粉磨料的制备方法为：将金刚石颗粒在纯水中超声波清洗40-60min，然后浸泡在二氧化钛溶胶中包膜，包膜后在105-120℃下低温烘干，室温冷却，600-700℃下高温煅烧，室温冷却，即得到金刚石微粉磨料；所述二氧化钛溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯乙醇溶液酸化，酸化完毕后再在70-80℃时与NaOH溶液反应，保温搅拌1-1.5小时，使其形成均匀的TiO2糊状胶体，即纯TiO2溶胶。
作为进一步的技术方案，以上所述铜锡预合金粉的制备方法为：将青铜和锡按重量比在800～950℃下完全熔融后，搅拌，使Cu和Sn形成共熔合金，再将混合后的Cu-Sn合金液泵入喷物造粒机的喷嘴，将料液雾化，喷雾造粒，过筛，即得到铜锡预合金粉。
作为进一步的技术方案，以上所述加入粘结剂钴粉混合时间为1-2小时，所述摊料转速40-60转/分钟，摊料时间1.5-2分钟；冷压成型压力20-30MPa，保压时间20-25s；热压烧结压力80-100MPa，温度550-600℃，时间4-5min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在原料中使用铜锡预合金粉，大大改善了青铜基金属结合剂的结合性能，同时预合金粉的使用在热压烧结时可使整体合金化程度达到90％以上。
2、本发明在基体原料中加入铬镍(Cr-Ni)合金粉，与铜锡预合金粉、钴粉协同作用与改性后的金刚石微粉磨料共同作用，所得砂轮具有很好的耐磨度,该体系下结合剂对金刚石的把持力较好，自锐性好，加工性能良好，可以实现砂轮耐磨性与锋利度保持一致。
3、本发明加入粘结剂钴(Co)粉，此处由于所使用的低熔点粘结相中Co等强碳化物形成元素，可提高基体与金刚石的结合强度，同时降低烧结温度，减少金刚石的热损伤。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，由如下重量份计的组分制作而成，如表1所示：
表1
Figure BDA0002808150210000031
以上实施例中金刚石微粉磨料是是经二氧化钛溶胶改性得到；实施例2中铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为17：3，铬粉和镍粉的重量比为1：4；实施例3和5中铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为16：4，铬粉和镍粉的重量比为1：4；实施例4中铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为15：5，铬粉和镍粉的重量比为1：4；实施例1和6中铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为17：3，铬粉和镍粉的重量比为1：5。
一种实施例1-6的锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，包括如下步骤：以金刚石微粉磨料为磨料，铜粉、铬镍粉为基体，铜锡预合金粉、石墨粉为造孔剂放入球磨混料机中混均，加入粘结剂钴粉混合，然后再将混合后的物料筛分，得到均匀无结团的混合料粉，将混合料粉置于摊料机中均匀摊料，冷压成型，得到的生坯进行热压烧结，接着置于双面研磨机进行打磨，线切割机进行内外圆加工即可。加入粘结剂钴粉混合时间为1-2小时，摊料转速40-60转/分钟，摊料时间1.5-2分钟；冷压成型压力20-30MPa，保压时间20-25s；热压烧结压力80-100MPa，温度550-600℃，时间4-5min。
金刚石微粉磨料的制备方法为：将金刚石颗粒在纯水中超声波清洗40-60min，然后浸泡在二氧化钛溶胶中包膜，包膜后在105-120℃下低温烘干，室温冷却，600-700℃下高温煅烧，室温冷却，即得到金刚石微粉磨料；所述二氧化钛溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯乙醇溶液酸化，酸化完毕后再在70-80℃时与NaOH溶液反应，保温搅拌1-1.5小时，使其形成均匀的TiO2糊状胶体，即纯TiO2溶胶。
铜锡预合金粉的制备方法为：将青铜和锡按重量比在800～950℃下完全熔融后，搅拌，使Cu和Sn形成共熔合金，再将混合后的Cu-Sn合金液泵入喷物造粒机的喷嘴，将料液雾化，喷雾造粒，过筛，即得到铜锡预合金粉。
实施例1-2的制备方法按实施例7实施，实施例3-4的制备方法按实施例8实施，实施例5-6的制备方法如实施例9实施，其参数如表2所示。
表2
Figure BDA0002808150210000041
将没有添加铬镍粉的青铜基金刚石砂轮与实施例1-6制备的金刚石砂轮进行实验测试，在同等条件下通过对3厘米灰口铸铁进行切割加工，分别记录：加工耗时、砂轮消耗量，修锐次数，将数据进行统计对比，评价其自锐性及耐磨性，如表3所示。
表3
加工耗时(分钟) 砂轮消耗量(微米) 砂轮修锐次数
实施例1 55 85 0
实施例2 52 79 0
实施例3 50 75 0
实施例4 49 75 0
实施例5 53 83 0
实施例6 50 77 0
对比例 79 133 6
从表3中可以看出，在加工3厘米灰口铸铁板时，本发明的金刚石砂轮都非常锋利，加工过程不需要修锐,减少了修锐的时间，提高了加工效率，加工时直径消耗77-85微米，相比于未添加铬镍粉的金刚石砂轮消耗的133微米要耐磨的多，进而证明本发明可以实现砂轮耐磨性与锋利度保持一致。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，其特征在于，由如下重量份计的组分制作而成：金刚石微粉磨料3-8份，铜粉65-75份，铬镍粉1-3份，铜锡预合金粉15-25份，石墨粉1-5份，钴粉0.3-1份。
2.根据权利要求1所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，其特征在于：所述金刚石微粉磨料4-5份，铜粉68.7-71.5份，铬镍粉2-3份，铜锡预合金粉20-25份，石墨粉2-3份，钴粉0.3-0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，其特征在于：所述金刚石微粉磨料是是经二氧化钛溶胶改性得到。
4.根据权利要求1或2所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，其特征在于：所述铜锡预合金粉中青铜和锡的重量比为（15-17）：（3-5）。
5.根据权利要求1或2所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮，其特征在于：所述铬镍粉中铬粉和镍粉的重量比为1：（4-5）。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以金刚石微粉磨料为磨料，铜粉、铬镍粉为基体，铜锡预合金粉、石墨粉为造孔剂放入球磨混料机中混均，加入粘结剂钴粉混合，然后再将混合后的物料筛分，得到均匀无结团的混合料粉，将混合料粉置于摊料机中均匀摊料，冷压成型，得到的生坯进行热压烧结，接着置于双面研磨机进行打磨，线切割机进行内外圆加工即可。
7.根据权利要求6所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述金刚石微粉磨料的制备方法为：将金刚石颗粒在纯水中超声波清洗40-60min，然后浸泡在二氧化钛溶胶中包膜，包膜后在105-120℃下低温烘干，室温冷却，600-700℃下高温煅烧，室温冷却，即得到金刚石微粉磨料；所述二氧化钛溶胶的制备方法为：将钛酸丁酯乙醇溶液酸化，酸化完毕后再在70-80℃时与NaOH溶液反应，保温搅拌1-1.5小时，使其形成均匀的TiO2糊状胶体，即纯TiO2溶胶。
8.根据权利要求6所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述铜锡预合金粉的制备方法为：将青铜和锡按重量比在800～950℃下完全熔融后，搅拌，使Cu和Sn形成共熔合金，再将混合后的Cu-Sn合金液泵入喷物造粒机的喷嘴，将料液雾化，喷雾造粒，过筛，即得到铜锡预合金粉。
9.根据权利要求6所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述加入粘结剂钴粉混合时间为1-2小时。
10.根据权利要求6所述的一种锋利耐磨的青铜基金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述摊料转速40-60转/分钟，摊料时间1.5-2分钟；冷压成型压力20-30MPa，保压时间20-25s；热压烧结压力80-100MPa，温度550-600℃，时间4-5min。
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