CN116141212A - 一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳化物骨架材料和金属磨料混合均匀；(2)在步骤(1)所得的物料中添加0‑20wt％的糊精，混合均匀，再过筛和充分干燥；(3)将步骤(2)所得的物料置于模具中压制成型，然后于氮气气氛下煅烧，获得砂轮结块；(4)将上述砂轮结块固接于基底上，制成所述金刚石磨削金属陶瓷砂轮。本发明能够在惰性气氛中烧结，有效避免了金属和金刚石在烧结和加工过程中被氧化，更好的促进金属对金刚石的去除。
Description
技术领域
本发明属于金刚石加工工具技术领域，具体涉及一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法。
背景技术
目前加工金刚石的砂轮中，为了对金刚石起到有效的加工，都会将金刚石作为磨粒添加到砂轮材料中，然而金刚石砂轮在加工过程中所面临的问题有：氧化物陶瓷结合剂金刚石砂轮由于氧化物的存在，在对金刚石表面进行加工时易与金刚石发生氧化反应，影响表面加工精度；其次，金刚石作为加工对象，其硬度非常大，而树脂结合剂金刚石砂轮和金属结合剂金刚石砂轮在强度上略有不足，面对高速的磨削加工工况，损耗非常快，寿命短，难以满足加工需求。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化物骨架材料和金属磨料以19∶1-21的质量比混合均匀，该碳化物骨架材料由SiC、WC和Ti(C，N)以15-17∶1-3∶0.8-1.2的质量比混合制成；
(2)在步骤(1)所得的物料中添加0-20wt％的糊精，混合均匀，再过筛和充分干燥；
(3)将步骤(2)所得的物料置于模具中压制成型，然后于氮气气氛下，1100-1450℃煅烧1.8-2.2h，获得砂轮结块；
(4)将上述砂轮结块固接于基底上，制成所述金刚石磨削金属陶瓷砂轮。
在本发明的一个优选实施方案中，所述碳化物骨架材料由SiC、WC和Ti(C，N)以16∶2∶1的质量比混合制成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述金属磨料为Fe、Cr或Co。
进一步优选的，所述金属磨料由Fe和Co组成。
更进一步优选的，所述金属磨料由Fe和Co以0-20∶1的质量比组成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的糊精的添加量为0-10wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述过筛为过100目筛。
在本发明的一个优选实施方案中，所述充分干燥的时间为24h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述煅烧的温度为1250-1450℃。
进一步优选的，所述煅烧的时间为2h。
本发明的有益效果是：
1、本发明能够在惰性气氛中烧结，有效避免了金属和金刚石在烧结和加工过程中被氧化，更好的促进金属对金刚石的去除。
2、本发明中的碳化物骨架材料作为骨架有效提高的砂轮整体的强度和耐磨性
附图说明
图1为本发明实施例1制备的砂轮结块的扫描电镜照片，微观形貌呈现多孔结构，其中：a为在500倍镜下观察到的砂轮结块的微观形貌；b、c为1500倍镜下观察到的砂轮结块的微观形貌，可以观察到内部孔隙直径在20-30μm之间；d为6000倍镜下观察到的砂轮结块的微观形貌，其中直径约10μm的圆球为铁球，其附着在表面或孔隙内部。
图2为本发明实施例2制备的砂轮结块磨削后表面的形貌图，磨削后砂轮结块表面无堵塞情况，自锐性好。
图3为本发明实施例3制备的砂轮结块磨削10min前后金刚石表面的粗糙度结果对比，磨削前金刚石表面粗糙度高达2900nm，使用本发明砂轮结块磨削后表面粗糙度下降到170nm左右。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1至6及对比例1至2
(1)如表1所示，将碳化物骨架材料和金属磨料以19∶1-21的质量比混合均匀(混料机混料4h)，该碳化物骨架材料由SiC、WC和Ti(C，N)以16∶2∶1的质量比混合制成；
(2)如表1所示，在步骤(1)所得的物料中添加0-10wt％的糊精，混合均匀，再过100目筛和烘箱充分干燥24h；
(3)将步骤(2)所得的物料置于模具中冷压成型，置于管式炉中，然后于氮气气氛下，如表1的烧成温度煅烧2h，获得砂轮结块；
(4)将上述砂轮结块固接于基底上，制成如图1至3所示的所述金刚石磨削金属陶瓷砂轮。
对比例1至2的具体制作过程同实施例1至6，其中原料组分的配比、烧成温度和所获得的技术效果如表1所示。
表1各实施例和对比例的对比列表(重量份计)
由表1实施例1、2、4和对比例1、2可知，低于1100℃的时候结块的强度较低，难以满足加工要求，随着温度的升高，结块的强度随之增加，当温度超过1450℃时，结块虽然强度增加，但是结块中的Fe将无法保持原有颗粒状。由实施例3和4添加糊精与不添加糊精的结块相比较，添加糊精的结块内部气孔更多，强度略微下降。由实施例4、5、6可知，随着Fe粉含量的增加，结块的强度逐渐下降，过多的Fe将导致强度较低难以满足加工要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种金刚石磨削金属陶瓷砂轮的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将碳化物骨架材料和金属磨料以19∶1-21的质量比混合均匀，该碳化物骨架材料由SiC、WC和Ti(C，N)以15-17∶1-3∶0.8-1.2的质量比混合制成；
(2)在步骤(1)所得的物料中添加0-20wt％的糊精，混合均匀，再过筛和充分干燥；
(3)将步骤(2)所得的物料置于模具中压制成型，然后于氮气气氛下，1100-1450℃煅烧1.8-2.2h，获得砂轮结块；
(4)将上述砂轮结块固接于基底上，制成所述金刚石磨削金属陶瓷砂轮。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳化物骨架材料由SiC、WC和Ti(C，N)以16∶2∶1的质量比混合制成。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属磨料为Fe、Cr或Co。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述金属磨料由Fe和Co组成。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述金属磨料由Fe和Co以0-20∶1的质量比组成。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的糊精的添加量为0-10wt％。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述过筛为过100目筛。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述充分干燥的时间为24h。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述煅烧的温度为1250-1450℃。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述煅烧的时间为2h。
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