CN113524052B - 一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮及其制备方法，属于金刚石工具的制备技术领域，方法包括：将预合金粉末和金刚石磨粒进行混合，获得混合料；将混合料和基材进行冷压成型，获得料坯；将料坯进行预氧化，后进行冷却，获得烧结料坯；将烧结料坯进行烧结，后进行冷却，获得金刚石砂轮初品；将金刚石砂轮初品进行修型，获得金刚石砂轮；通过制预合金粉末产生一定程度的氧化，在其表面产生一层氧化膜，再进行高温烧结，氧化膜分解、脱氧，粉末在高温下的脱氧过程，吸收大量能量，抑制了烧结坯的晶粒长大，有利于增强基体的强度和韧性。

Description

一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮及其制备方法

技术领域

本发明属于金刚石工具的制备技术领域，特别涉及一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮及其制备方法。

背景技术

氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷以及蓝宝石、玻璃等材料，由于其优良的理化性能，高档的质感，受到手机、智能穿戴、5G通信等行业的青睐。此类脆硬材料，应对不同的要求，通过CNC加工达到需要的尺寸。

以常见的某品牌手机的氧化锆陶瓷背板为例，音量按键孔，音量孔，耳机孔以及充电口孔，均需要使用金刚石磨头来磨铣加工。此类磨头直径一般小于3mm，使用端面层铣加工，目前广泛采用的是金属结合剂烧结和钎焊金刚石磨头。在终端市场竞争愈发激烈的背景下，CNC加工/刀具成本空间一直被压缩。各加工厂商需要性能更强的金刚石磨头。

目前主要有两种方法来制备金刚石磨头，1、钎焊磨头：使用预合金粉末充当结合剂，预合金粉末常见的成分体系有：铜锡基，银铜基，铜基，铜铁基，钴镍基等。将预合金粉末与金刚石磨粒，通过一定的混合工艺，涂覆在基材上，然后真空钎焊而成。磨粒层很薄，只有1层到2层，但是对结合剂层对金刚石磨粒的把持力较为牢固，往往单层就能达到较高的寿命。但是钎焊工艺对金刚石磨粒的目数有要求，钎焊200目以上的金刚石磨粒是非常困难的。而前文所提到的应用市场中，大部分加工均为中精加工，需求200目至600目的金刚石磨头。钎焊磨头技术受限，仅使用粒径较大的金刚石磨粒，故仅可应对一些粗加工，应用场合非常受限；2、金属结合剂烧结金刚石磨头，使用预合金粉末作为胎体材料，与金刚石磨粒混合，经过成型，烧结，修型等工序，制成成品磨头。预合金粉末常见的成分体系有：铜锡基，银铜基，铜基，铜铁基，钴镍基，钨基等。以银铜基为例，经混料，成型之后，采用真空烧结工艺。通常情况下，会尽可能排除氧化对预合金粉末及金刚石的影响，故针对对预合金粉末增设还原、脱氧等工艺。在烧结过程中对真空度也会有较为严苛的管控。成品烧结磨头具有一定厚度的磨粒层，在磨铣加工中，通过自锐可将多层磨粒次第投入使用，达到较高的寿命。烧结磨头寿命较高，但成本也较高，性价比低，需要进一步提高寿命。其单层寿命略低于钎焊类和电镀类磨头，总寿命由单层寿命和总磨粒层数决定。但对于本身直径较小的磨头，不能一味通过增加磨粒层数即磨粒层厚度来追高寿命，因为厚度过大会导致烧结体本身长径比过高，强度下降，寿命反而会降低。故一般磨粒层厚不超过其直径的1倍。这限制了小直径烧结磨头的寿命上限。

发明内容

本申请的目的在于提供一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮及其制备方法，克服目前须对预合金粉末进行还原、脱氧的技术偏见，对预合金粉末进行一定程度的预氧化，使磨头的磨削寿命得到进一步提高。

本发明实施例提供了一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，所述方法包括：

将预合金粉末和金刚石磨粒进行混合，获得混合料；

将所述混合料和基材进行冷压成型，获得料坯；

将所述料坯进行预氧化，后进行第一冷却，获得烧结料坯；所述预氧化的气压为50Pa以下，所述预氧化的氧化温度为400℃-450℃，所述预氧化的升温速率不低于30℃/min；以质量计，所述烧结料坯的含氧量为0.8％-1％；

将所述烧结料坯进行烧结，后进行第二冷却，获得金刚石砂轮初品；

将所述金刚石砂轮初品进行修型，获得金刚石砂轮。

可选的，预氧化的氧化时间为2h-5h。

可选的，当200目≤预合金粉末的粒度＜300目时，所述预氧化的氧化温度为430℃-450℃，所述预氧化的氧化时间为3h-5h；当所述300目≤预合金粉末的粒度＜400目时，所述预氧化的氧化温度为400℃-430℃，所述预氧化的氧化时间为2h-4h。

可选的，所述烧结的烧结温度为900℃-950℃，所述烧结的时间为1h-1.5h。

可选的，所述第二冷却的冷却速度不低于10℃/s。

可选的，所述预合金粉末包括铜锡基预合金粉末、银铜基预合金粉末、铜基预合金粉末、铜铁基预合金粉末、钴镍基预合金粉末或钨基预合金粉末中的一种；所述预合金粉末的粒度不大于200目；所述预合金粉末的形状为球形.

可选的，所述金刚石磨粒的粒度为150目-600目，所述金刚石磨粒的形状为八面体。

可选的，以质量计，所述预合金粉末和所述金刚石磨粒的混合比例为5-15：1。

可选的，以质量计，所述预合金粉末的含氧量不超过0.2％。

可选的，所述混合和所述冷压成型的环境温度低于26℃，所述混合和所述冷压成型的环境湿度低于20％，所述混合和所述冷压成型的总时间不超过12h。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮，所述金刚石砂轮采用如上所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法制得。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，方法包括：将预合金粉末和金刚石磨粒进行混合，获得混合料；将所述混合料和基材进行冷压成型，获得料坯；将所述料坯进行预氧化，后进行第一冷却，获得烧结料坯；所述预氧化的气压为50Pa以下，所述预氧化的氧化温度为400℃-45℃，所述预氧化的升温速率不低于30℃/min；以质量计，所述烧结料坯的含氧量为0.8％-1％；将所述烧结料坯进行烧结，后进行第二冷却，获得金刚石砂轮初品；将所述金刚石砂轮初品进行修型，获得金刚石砂轮；克服了目前预合金粉末不能氧化的技术偏见，通过制预合金粉末产生一定程度的氧化，在其表面产生一层氧化膜，再进行高温烧结，氧化膜分解、脱氧，粉末在高温下的脱氧过程，吸收大量能量，一定程度上抑制了烧结坯的晶粒长大，有利于增强基体的强度和韧性。同时，在过高温烧结下，预合金蕴含的钴、钛等元素，依然可以与金刚石形成牢固的冶金结合。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的方法的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

申请人在发明过程中发现：预合金粉末进行程度可控的氧化，其表面产生一层氧化膜。在高温烧结中，氧化膜分解、脱氧。粉末在高温下的脱氧过程，吸收大量能量，一定程度上抑制了烧结坯的晶粒长大，有利于增强基体的强度和韧性。同时，在过高温烧结下，预合金蕴含的钴、钛等元素，依然可以与金刚石形成牢固的冶金结合。过高温烧结结束后立即关闭加热并开启炉膛水冷加速降温，抑制过高温引起的烧结坯融化坍塌现象。

在实现现有技术的金属结合剂与金刚石冶金结合的基础上，通过控制预氧化和脱氧烧结，增强了烧结基体的强度。对于直径3mm以下的小型磨头，结合剂对金刚石磨粒的冶金把持力强弱是决定其磨铣寿命的一方面，另一方面由于磨头尺寸很小，结合剂/金刚石混合烧结体本身的强度也对磨头的磨铣寿命有很大影响。故通过预氧化烧结工艺，通过增强烧结体的强度提高了银铜基金属结合剂金刚石烧结磨头的寿命。

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，所述方法包括：

S0.获得原料，原料包括预合金粉末、金刚石磨粒和基材；

作为一种可选的实施方式，预合金粉末包括铜锡基预合金粉末、银铜基预合金粉末、铜基预合金粉末、铜铁基预合金粉末、钴镍基预合金粉末或钨基预合金粉末中的一种，以上关于预合金粉末的列举仅用以说明本方法能够实施，并不用以限定本申请，在其他的实施例中，本领域技术人员可以根据实际需要，选用其他的预合金粉末。

以银铜基预合金粉末为例，以质量分数计，银铜基预合金粉末的化学成分包括银的占比为30％-50％，铜的占比为30％-60％，钴+铬+钛+镍的占比小于10％；在实际操作时，银铜基预合金粉末的粒度-200目，通过筛网分离，粒度可通过激光粒度分析仪分析，形状为球形，需要说明的是，银铜基预合金粉末需要做抗氧化处理，并在真空干燥保存，以保证粉末含氧量控制在0.2％以下。

控制粉末含氧量控制在0.2％以下的原因是尽可能保证预合金粉末原材料的纯净，使后面预氧化工艺达到量化可控，若粉末含氧量超过该值的不利影响是不利影响是含氧量超标则使后面预氧化工艺的氧化效果不充分、不稳定。

作为一种可选的实施方式，金刚石磨粒的粒度150目至600目，对应不同的加工要求选取不同目数，形状优选正八面体的高强度金刚石。

作为一种可选的实施方式，基材，钢制，短时耐1000℃高温无明显变形即可，例如，基材可以选择不锈钢310S、不锈钢440C和不锈钢436L等。

作为一种可选的实施方式，以质量计，所述预合金粉末和所述金刚石磨粒的混合比例为5-15：1。

控制预合金粉末和所述金刚石磨粒的混合比例为5-15：1，此比例范围内，金刚石浓度适中，兼顾了磨削效率和排屑及自锐性等，且烧结坯的烧结性能较佳，该比例取值过大的不利影响是金刚石浓度过低，磨削效率低下，且烧结过程中易融化坍塌，过小的不利影响是产品排屑和自锐性不佳，导致寿命表现不佳，加工易出现破片，崩口等，且烧结过程易出现疏松结构。

S1.将预合金粉末和金刚石磨粒进行混合，获得混合料；

S2.将所述混合料和基材进行冷压成型，获得料坯；

混料和成型采用常见的工艺即可，基体而言，可以采用：预合金粉末与金刚石磨粒及其他添加成分，其他添加成分具体包括碳化钨微粉、碳化硅微粉、碳化钛微粉、石墨微粉、镍铬粉、陶瓷球微粉等，经酒精润湿打散，于搅拌机中搅拌4小时；混合均匀经处理，使用对应的模具和冲头，由压力机施加压力，冷压成型成有一定强度的料坯。

需要注意的是，混料和成型需在恒温恒湿车间内完成，车间内温度低于26度，湿度低于20％。并控制完成时间不超过12小时。在进行预氧化工艺前，检测预合金粉末含氧量不得超过0.2％。

S3.将所述料坯进行预氧化，后进行第一冷却，获得烧结料坯；所述预氧化的气压为50Pa以下，所述预氧化的氧化温度为400℃-450℃，所述预氧化的升温速率不低于30℃/min；以质量计，所述烧结料坯的含氧量为0.8％-1％；

控制预氧化的升温速率不低于30℃/min的原因是在较短时间内达到最高温度，有利于通过工艺过程来控制粉末氧化程度的均匀性，该速率取值过小的不利影响是在升温过程耗费过多时间，预合金粉末在升温过程中出现不同程度的氧化，导致最终氧化程度不均匀。

控制料坯的含氧量在0.8％至1％，经试验此含氧量下，产品磨削性能最好，寿命最高，该含氧量取值过大的不利影响是烧结过程中难以脱氧，烧结坯体反映不充分，对金刚石把持力不足，磨削过程中金刚石易脱落，寿命低，取值过小的不利影响是烧结坯中预合金基体硬度和强度较低，在磨削过程中，基体易磨损，导致金刚石松动脱落，寿命低。

预氧化的设备可以选自氧化炉，该氧化炉由密封炉膛、加热元件、真空泵组成，炉膛与加热元件需满足的要求包括：持续工作温度500℃，升温速率可控，最高可达到50℃/min；真空泵需满足的要求包括：保持真空值在20Pa至50Pa区间内，真空泵可根据实际情况自动调节抽气功率，以保持炉膛内真空值稳定在预设区间。

具体而言，料坯送入氧化炉，抽真空至50pa以下开始加热，升温速率不低于30℃/min。升温至400℃至450℃，开始保温，保温时间为2h-5h。保温结束后，关闭加热，并保持真空值，自然冷却至室温后，关闭真空泵，取出磨头送烧结。送烧结前，对料坯取样，使用氮氧仪测量粉末含氧量，要求含氧量在0.8％至1％。

申请人在发明过程中发现：根据预合金粉末的粒度不同，采用不同的保温工艺可以实现更好的保温效果。例如，当预合金粉末的粒度为200目～300目，预氧化的保温温度430℃至450℃，预氧化的保温时间3h至5h；当预合金粉末的粒度为300目～400目，预氧化的保温温度400℃至430℃，预氧化的保温时间2h至4h。当然，在实际操作时，具体温度和时间还需要根据料坯总重量做进一步调整；若同批料坯总重量较大，或单个料坯体积重量较大，则需要适当延长预氧化时间和提高温度，一般预氧化时间不超过6h，温度不超过450℃；反之，则适当缩短预氧化时间和降低温度。

S4.将所述烧结料坯进行烧结，后进行第二冷却，获得金刚石砂轮初品；

烧结的设备可以选自真空烧结炉，该真空烧结炉的需满足的要求包括：要求最高工作温度1000℃，升温速率可控，最高可达到50℃/min，炉膛内真空值要求达到10-5Pa。

作为一种可选的实施方式，烧结的烧结温度为900℃-950℃，所述烧结的时间为1h-1.5h。

控制烧结温度为900℃-950℃，较正常烧结温度升高20℃至50℃，控制烧结的时间为1h-1.5h，较正常烧结时间延长了30％-50％，申请人发现烧结过程需要提供更高的温度、更长的时间和更多的能量来促成脱氧还原反应，并维持脱氧后的烧结过程。提高烧结温度和烧结时间与预氧化步骤实现协同增效的机理在于：在实现现有技术的金属结合剂与金刚石冶金结合的基础上，控制预合金粉末在烧结前产生可控程度的预氧化，在烧结过程中增加脱氧还原过程，达到抑制烧结基体在烧结过程中的晶粒长大的目的，从而增强了烧结基体的强度。基体强度的增加，对于直径2mm以下的较细砂轮来说至关重要，基体变的更加耐磨，寿命得到很大提高。

除以上所说的差别外，其他操作和常用的烧结操作相同，具体操作可以为：先抽真空至10^-3Pa，然后启动加热，一般加热至600℃左右，进入保温时间，此时料坯内一些多余的溶剂，杂质开始分解挥发，保温1h左右，后升温至最高指定温度，并保温1h左右，后关闭加热，进行降温。

作为一种可选的实施方式，第二冷却的冷却速度不低于10℃/s。

第二冷却可以采用水冷的方式实现，具体而言，高温烧结结束后立即关闭加热并开启炉膛水冷加速降温至室温；采用以上设计，能够抑制过高温引起的烧结坯融化坍塌现象。

S5.将所述金刚石砂轮初品进行修型，获得金刚石砂轮。

作为一种可选的实施方式，修型可以采用电火花修型或者磨削修型。

该方法尤其适用于刃径较小的金刚石砂轮，一般对于刃径3mm以下金刚石砂轮有非常突出的效果，随着刃径的增大，本方法同样能够适用，只是相对于现有技术的效果相对有一定减弱。

根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮，金刚石砂轮采用如上提供的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法制得。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法进行详细说明。

实施例1

一种银铜基金属结合剂金刚石烧结砂轮，刃部直径为1.3mm，刃长为3.5mm，柄部直径为6mm，金刚石目数为200目，有效砂层厚度1.0mm；制备方法包括：

获得原料，银铜基预合金粉末成分为：银38％，铜52％，锡4％，钴3.3％，钛2.7％。粉末粒度经筛分，为250目至300目，80％以上形状为球形。

预合金粉末与200目高强度金刚石，按6.5比1的比例混合，混合后添加1％的1200目碳化硅微粉。混合粉料加入成型剂后由搅拌机搅拌2小时。

混合料搅拌完成后，冷压成型于基材上；

上述工艺均在恒温恒湿车间进行，控温25℃，湿度15％。

成型料坯经2h干燥后，检测含氧量为0.2％，合格送预氧化。本批次为100件产品，总料重为150g，预合金粉末粒度250目至300目。设定保温温度为430℃，保温时间3.5h。

预氧化完成后，产品送正式烧结，设定烧结最高温度为930℃，并保温80min。保温结束后，经水冷加速降温后取出，电火花修型至成品尺寸。

实施例2

一种银铜基金属结合剂金刚石烧结砂轮，刃部直径为1.3mm，刃长为3.5mm，柄部直径为6mm，金刚石目数为200目，有效砂层厚度1.0mm；制备方法包括：

获得原料，银铜基预合金粉末成分为：银38％，铜52％，锡4％，钴3.3％，钛2.7％。粉末粒度经筛分，为350目-400目，80％以上形状为球形。

预合金粉末与200目高强度金刚石，按6.5比1的比例混合，混合后添加1％的1200目碳化硅微粉。混合粉料加入成型剂后由搅拌机搅拌2小时。

混合料搅拌完成后，冷压成型于基材上；

上述工艺均在恒温恒湿车间进行，控温25℃，湿度15％。

成型料坯经2h干燥后，检测含氧量为0.2％，合格送预氧化。本批次为100件产品，总料重为150g，预合金粉末粒度250目至300目。设定保温温度为410℃，保温时间3h。

预氧化完成后，产品送正式烧结，设定烧结最高温度为900℃，并保温80min。保温结束后，经水冷加速降温后取出，电火花修型至成品尺寸。

对比例1

一种银铜基金属结合剂金刚石烧结砂轮，刃部直径为1.3mm，刃长为3.5mm，柄部直径为6mm，金刚石目数为200目，有效砂层厚度1.0mm；制备方法包括：

获得原料，银铜基预合金粉末成分为：银38％，铜52％，锡4％，钴3.3％，钛2.7％。粉末粒度经筛分，为250目至300目，80％以上形状为球形。

预合金粉末与200目高强度金刚石，按6.5比1的比例混合，混合后添加1％的1200目碳化硅微粉。混合粉料加入成型剂后由搅拌机搅拌2小时。

混合料搅拌完成后，冷压成型于基材上；

上述工艺均在恒温恒湿车间进行，控温25℃，湿度15％。

成型料坯经2h干燥后，检测含氧量为0.2％，合格送预氧化。本批次为100件产品，总料重为150g，预合金粉末粒度250目至300目。设定保温温度为480℃，保温时间4h。

预氧化完成后，产品送正式烧结，设定烧结最高温度为930℃，并保温80min。保温结束后，经水冷加速降温后取出，电火花修型至成品尺寸。

对比例2

一种银铜基金属结合剂金刚石烧结砂轮，刃部直径为1.3mm，刃长为3.5mm，柄部直径为6mm，金刚石目数为200目，有效砂层厚度1.0mm；制备方法包括：

获得原料，银铜基预合金粉末成分为：银38％，铜52％，锡4％，钴3.3％，钛2.7％。粉末粒度经筛分，为250目至300目，80％以上形状为球形。

预合金粉末与200目高强度金刚石，按6.5比1的比例混合，混合后添加1％的1200目碳化硅微粉。混合粉料加入成型剂后由搅拌机搅拌2小时。

混合料搅拌完成后，冷压成型于基材上；

上述工艺均在恒温恒湿车间进行，控温25℃，湿度15％。

成型料坯经2h干燥后，检测含氧量为0.2％，合格送预氧化。本批次为100件产品，总料重为150g，预合金粉末粒度250目至300目。设定保温温度为430℃，保温时间3.5h。

预氧化完成后，产品送正式烧结，设定烧结最高温度为880℃，并保温600min。保温结束后，经水冷加速降温后取出，电火花修型至成品尺寸。

对比例3

一种银铜基金属结合剂金刚石烧结砂轮，刃部直径为1.3mm，刃长为3.5mm，柄部直径为6mm，金刚石目数为200目，有效砂层厚度1.0mm；制备方法包括：

获得原料，银铜基预合金粉末成分为：银38％，铜52％，锡4％，钴3.3％，钛2.7％。粉末粒度经筛分，为250目至300目，80％以上形状为球形。

预合金粉末与200目高强度金刚石，按6.5比1的比例混合，混合后添加1％的1200目碳化硅微粉。混合粉料加入成型剂后由搅拌机搅拌2小时。

混合料搅拌完成后，冷压成型于基材上；

送烧结，烧结温度为880℃，保温60min。保温结束后，经水冷加速降温后取出，电火花修型至成品尺寸。

实验例

将实施例1-2和对比例1-3制得的产品中随机选取10支送CNC雕铣机进行加工测试，加工测试的工艺包括：

加工材料：氧化锆陶瓷板3*100*100mm；

加工参数：进给500，吃刀量0.05，转速22000rpm，螺旋层铣走刀；

加工特征：长孔1.8*8mm深度2.5mm；

冷却方式：水冷；

测试结果如下表所示：

由上表可得，采用本申请实施例提供的方法制得的磨头的磨削寿命有较大的提高，通过对比例1和实施例1的数据对比可得，当预氧化的温度和时间不在本申请提供的范围内，会出现金刚石砂轮初品呈灰暗外观，并且颗粒感严重，与正常工艺下的白亮，光滑外观差距较大，经放电修型，出现成块脱落的情况，导致修型成功率不高，申请人分析其原因可能为：预氧化工艺不匹配，导致预合金粉末含氧量过高，烧结过程无法充分脱氧，使烧结坯结合强度过低；通过对比例2和实施例1的数据对比可得，当进行预氧化后，采用常用的烧结温度和烧结时间时，会出现金刚石砂轮初品呈灰暗外观，并且颗粒感严重，与正常工艺下的白亮，光滑外观差距较大，经放电修型，出现成块脱落的情况，导致修型成功率不高，申请人分析其原因可能是预氧化工艺与烧结工艺不匹配，导致预合金粉末含氧量正常，烧结过程温度较低，时长较短，为脱氧反映提供的能量较少，无法充分脱氧，使烧结坯结合强度过低，通过对比例3和实施例1的数据对比可得，本方法制备出来的产品相较于不采用预氧化，采用常用的烧结工艺制得的产品寿命有明显的提高，提高了大约30％。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例提供的方法采用预氧化和超高温烧结结合，在预氧化阶段，预合金粉末实现程度可控的氧化，其表面产生一层氧化膜。在高温烧结阶段，氧化膜分解，脱氧。为了达到良好的脱氧效果，适当提高烧结温度，并延长烧结时间。粉末在高温下的脱氧过程，吸收大量能量，一定程度上抑制了烧结坯的晶粒长大，有利于增强基体的强度和韧性，同时，在过高温烧结下，预合金蕴含的钴、钛等元素，依然可以与金刚石形成牢固的冶金结合。过高温烧结结束后立即关闭加热并开启炉膛水冷加速降温，抑制过高温引起的烧结坯融化坍塌现象；

(2)本发明实施例提供的方法在实现现有技术的金属结合剂与金刚石冶金结合的基础上，通过控制预氧化和脱氧烧结，增强了烧结基体的强度；

(3)对于直径3mm以下的小型磨头，结合剂对金刚石磨粒的冶金把持力强弱是决定其磨铣寿命的一方面，另一方面由于磨头尺寸很小，结合剂/金刚石混合烧结体本身的强度也对磨头的磨铣寿命有很大影响，本发明实施例提供的方法通过预氧化烧结工艺，通过增强烧结体的强度提高了银铜基金属结合剂金刚石烧结磨头的寿命。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将预合金粉末和金刚石磨粒进行混合，获得混合料；

将所述混合料和基材进行冷压成型，获得料坯；

将所述料坯进行预氧化，后进行第一冷却，获得烧结料坯；所述预氧化的气压为50Pa以下，所述预氧化的氧化温度为400℃-450℃，所述预氧化的升温速率不低于30℃/min；以质量计，所述烧结料坯的含氧量为0.8％-1％；

将所述烧结料坯进行烧结，后进行第二冷却，获得金刚石砂轮初品；

将所述金刚石砂轮初品进行修型，获得金刚石砂轮，

当200目≤预合金粉末的粒度＜300目时，所述预氧化的氧化温度为430℃-450℃，所述预氧化的氧化时间为3h-5h；当300目≤预合金粉末的粒度＜400目时，所述预氧化的氧化温度为400℃-430℃，所述预氧化的氧化时间为2h-4h。

2.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述烧结的烧结温度为900℃-950℃，所述烧结的时间为1h-1.5h。

3.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述第二冷却的冷却速度不低于10℃/s。

4.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述预合金粉末包括铜锡基预合金粉末、银铜基预合金粉末、铜基预合金粉末、铜铁基预合金粉末、钴镍基预合金粉末或钨基预合金粉末中的一种；所述预合金粉末的粒度不大于200目；所述预合金粉末的形状为球形。

5.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述金刚石磨粒的粒度为150目-600目，所述金刚石磨粒的形状为八面体。

6.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，以质量计，所述预合金粉末和所述金刚石磨粒的混合比例为5-15：1。

7.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，以质量计，所述预合金粉末的含氧量不超过0.2％。

8.根据权利要求1所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，所述混合和所述冷压成型的环境温度低于26℃，所述混合和所述冷压成型的环境湿度低于20％，所述混合和所述冷压成型的总时间不超过12h。

9.一种金属结合剂烧结的金刚石砂轮，其特征在于，所述金刚石砂轮采用如权利要求1至8中任意一项所述的金属结合剂烧结的金刚石砂轮的制备方法制得。

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