CN116276690A - 一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法，包括步骤：预制目标厚度的片层坯体；吸附纸张并在其平面上涂满光敏不干胶；对得到的纸张按设计的排列图案进行光固化，设计的未曝光点的尺寸不大于单颗金刚石的颗粒；将S3所得到的纸张移动并压在金刚石磨粒仓中，使没有被固化的光敏胶体点粘上小于40目的单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，将金刚石磨粒在纸面上按设计的图案定向排布；将得到的粘有金刚石颗粒的纸张移动至所述坯体上表面并按压；将得到的坯体热压烧结，使所述坯体的表面形成的金刚石按预定图形规则排布。采用本发明，可以实现30目以下金刚石微粉的定向排布，并且制造效率高且产品质量受治具影响微弱。

Description

一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法

技术领域

本发明涉及金刚石磨具生产技术领域，尤其涉及一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法。

背景技术

金刚石磨粒凭借其自身优异的强度、良好的导热性以及高锋利度而被广泛应用于机械加工工具领域。通常，金属粉末与金刚石磨粒相互结合用以制备高强度的金刚石工具，满足各行业的需求。当前市面上存在的金刚石工具由最初的单层加工，逐步发展为多层钎焊金刚石砂轮，显著提高了金刚石工具的使用寿命。为了进一步实现金刚石磨粒的有序点阵排列，公开号为[WO2005075142A1]的韩国专利通过ARIX设备使用胶水和金属粉末包裹金刚石磨粒，形成球状结构并借助冷压工艺，每月可生产50000个具有3D点状结构的金刚石磨粒的生坯。公开号为[CN105905601B]的中国专利公开了具有内孔和负压系统的针夹具吸附金刚石磨粒，将吸附的金刚石磨粒“种到”预压制的金属粘结粉末上，以此实现金刚石磨粒的3D有序分布。生产效率比专利[WO2005075142A1]提高3倍。

值得注意的是，上述二者的技术方案实现了40/50以上金刚石的定向排布，但由于其制造原理限制，它们难以用于金刚石微粉（30目以下）定向排布。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法。可解决现有技术对30目以下的金刚石微粉难以定向排布，以及制造效率低、准确性差等一系列问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法，包括以下步骤：

S1：预制目标厚度的片层坯体；

S2：在吸附移动平台上放置一设定形状的纸张，并在其平面上涂满光敏不干胶；

S3：对得到的纸张按设计的排列图案进行光固化，设计的未曝光点的尺寸不大于单颗金刚石的颗粒；

S4：将S3所得到的纸张移动并压在金刚石磨粒仓中，使没有被固化的光敏胶体点粘上小于40目的单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，将金刚石磨粒在纸面上按设计的图案定向排布；

S5：将S4得到的粘有金刚石颗粒的纸张移动至所述坯体上表面并按压，将使该纸张留在所述坯体上表面上；

S6：将S5得到的坯体在200-850℃温度下热压烧结，使所述坯体的表面形成的金刚石按预定图形规则排布。

其中，所述S6还包括重复S1-S5的步骤，形成多层堆叠的坯体。

其中，所述多层堆叠的坯体通过激光焊接工艺焊接在钢制基体的外周边缘。

其中，所述S6中将坯体在750℃、20MPa的条件下热压烧结5mins。

进一步地，所述S5还包括对粘有金刚石颗粒的纸张的一面涂满不干胶的步骤。

其中，所述S6中将坯体在750℃条件下热压烧结5mins。

其中，所述坯体为铜基合金粉末压制成2mm厚度的片层坯体，烧结后的坯体通过锡基钎焊剂在200℃温度下钎焊到45钢磨盘基体。

进一步地，所述S5还包括将涂满不干胶一面的纸张在铜基结合剂粉料中按压，然后纸面在外直接缠绕在所述坯体表面的步骤。

其中，所述坯体制作方法为将热塑性树脂胶粘剂与乙醇稀释剂按照质量比5：1的比例称取100g，充分混匀后，将混合液均匀涂在50Mn磨头基体表面；将经过涂胶处理的磨头基体在铜基结合剂粉料中滚动，形成一薄层铜基结合剂基层。

进一步地，所述S6还包括通过树脂胶将所述多层堆叠的坯体与脂基坯体、榫形塑料卡粘结固定，施加压力3-5mins固化。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明与现有技术相比，现有技术中的针夹具在进行多次金刚石磨粒的吸附作业后，难免出现针内孔磨损等情况，容易对针内孔造成堵塞，造成质量不稳定。而使用纸平面粘胶方案，直接将纸平面粘胶按压置金刚石磨粒仓中进行粘附，制造效率高且产品质量受治具影响微弱，此外本发明实现的有序排列方法，不仅满足于满足金刚石微粉（30目以下）的定向排布，也可以应用于40/50的以上较粗金刚石的定向排布，具有良好的广泛应用优点。

附图说明

图1是实施例1中按预定图形有序排列的金刚石磨盘的制备过程示意图；

图2是实施例1中的金刚石磨盘的正视图；

图3是实施例1中的金刚石磨盘的俯视图；

图4是实施例2中的金刚石磨头的示意图；

图5是实施例3中的金属磨块的示意图；

图6是实施例4中的金刚石锯片的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

在本实施例中，用于制作一种金刚石磨盘，包括磨盘基体1，金刚石磨粒2，片层坯体3，圆形固定孔4。一个圆形固定孔4设置在金刚石磨盘的磨盘基体1中心，如图2、3所示。

在制作方法中，如图1所示的流程，通过以下步骤进行实施。

将铜基合金粉末压制成2mm厚度的片层坯体。

在真空负压吸附移动平台上放置一张与磨盘形状一致的纸张，然后在纸平面上涂满光敏不干胶，利用光固化技术，将涂满光敏不干胶的纸张按设计的图案曝光。

将步骤（2）得到的带光固化纸的真空负压吸附移动平台施加0.12MPa的压强压在25目的金刚石磨粒仓中，没有被固化的光敏胶体点粘上单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，实现金刚石磨粒在纸平面上按预定图形的定向排布。

将粘有金刚石磨粒的纸带金刚石一侧涂满不干胶，利用真空负压吸附移动平台移动至步骤（1）得到的坯体上表面并施加0.13MPa的压强按压，取消负压，形成带金刚石磨粒2的铜结合剂粘结层。

将表面金刚石磨粒定向排列的坯体，在750℃温度下热压烧结5mins，纸张燃烧或碳化。

将表面金刚石磨粒定向排列的烧结后的铜结合剂坯体，使用锡基钎焊剂在200℃温度下钎焊到45钢磨盘基体1，即得到工作表面微细金刚石磨粒定向排列的单层金刚石磨盘。

实施例2：

在本实施例中，用于制作一种金刚石磨头，包括连杆11、磨头基体12、合金材料13、金刚石磨粒14，金刚石磨头的磨头基体12与连杆11相连为一体，如图4所示。

通过以下步骤进行实施：

将热塑性树脂胶粘剂与乙醇稀释剂按照质量比5：1的比例称取100g，充分混匀后，将混合液均匀涂在50Mn磨头基体2表面。

将经过涂胶处理的磨头基体12在铜基结合剂粉料中滚动，形成一薄层铜基结合剂的基层。

在真空负压吸附移动平台上放置一张与磨头外形贴合的矩形纸张，然后在纸张平面上涂满光敏不干胶，利用光固化技术，将涂满光敏不干胶的纸张按设计图形曝光。

将步骤（3）得到的带光固化纸的真空负压吸附移动平台施加0.13MPa的压强压在30目金刚石磨粒仓中，没有被固化的光敏胶体点粘上单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，实现金刚石磨粒在纸平面上按预定图形的定向排布。

将步骤（4）得到的金刚石磨粒按预定图形规则排布的纸平面，带金刚石磨粒的一面涂满丙烯酸酯油性不干胶，并施加0.14MPa的压强按压在铜基结合剂粉料中，然后纸面在外直接缠绕在铜基结合剂材料3基层表面。

放入真空炉中，在800℃温度下烧结1h，铜基结合剂材料3将金刚石磨粒4有序固结在50Mn磨头基体2表面，纸张在高温条件下燃烧或碳化，形成金刚石按预定图形规则排布的磨头。

实施例3：

在本实施例中，用于制作一种金属磨块，如图5所示，包括金刚石磨粒21、金属坯体22、塑料卡23。

制作方法为：

将铝基结合剂粉末压制成厚度2mm的片层坯体。

在真空负压吸附移动平台上放置一张与磨块形状一致的矩形纸张，然后在纸平面上涂满光敏不干胶，利用光固化技术，将涂满光敏不干胶的纸张按设计的图案曝光，使曝光后保留有胶粘性的位置交错排列。

将步骤（2）得到的带光固化纸的真空负压吸附移动平台施加0.15MPa的压强压在25目金刚石磨粒仓中，没有被固化的光敏胶体点粘上单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，实现金刚石磨粒在纸平面上按预定图形的定向排列。

将步骤（3）得到的粘有金刚石磨粒的纸带金刚石一侧涂满不干胶，利用真空负压吸附移动平台移动至步骤（1）得到的铝基坯体上表面并施加0.15MPa的压强按压，取消负压，形成带金刚石磨粒21的铝基结合剂粘结层。

重复步骤1-步骤4，并将多个金刚石磨粒在表面定向错位排列的单层坯体与联接钢板在20MPa，650℃温度下热压烧结10mins，纸张在热压条件下高温燃烧或碳化，即得到金刚石磨粒定向排列的多层铝基坯体。

将烧结后的表面金刚石磨粒定向排列的多层铝基坯体，使用螺丝将多层铝基坯体与塑料卡座23、橡胶垫进行装配，即得到微细金刚石磨粒规则排列的多层铝基磨块。开刃后，金刚石上下左右排布等距，金刚石磨粒错位有序排列的磨块，利用其侧面进行半导体、电子陶瓷类板材表面的抛磨加工时，当位于上层的金刚石磨粒研磨消耗完后，位于下层的金刚石磨粒会露出，保证研磨效率，规则排列的金刚石磨粒可以保证铝基磨块的高使用寿命、高加工效率及高抛磨质量。

实施例4：

如图5所示，本实施列的方法用于制作一种金刚石锯片，包括基体31、刀头32、刀头32由规则排布的金刚石33和片层坯体34组成。

制作方法为：

将铜结合剂粉末压制成厚度0.8mm的片层坯体。

在真空负压吸附移动平台上放置一张与刀头形状一致的矩形纸张，然后在纸平面上涂满光敏不干胶，利用光固化技术，将涂满光敏不干胶的纸张按设计的图案曝光。

将步骤（2）得到的带光固化纸的真空负压吸附移动平台施加0.14MPa的压强压在40目金刚石磨粒仓中，没有被固化的光敏胶体点粘上单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，实现金刚石磨粒在纸平面上按预定图形的定向排列。

将粘有金刚石磨粒的纸真空负压吸附移动平台移动至步骤（1）得到的坯体上表面并施加0.14MPa的压强按压，取消负压，形成带金刚石磨粒3的铜结合剂粘结层。

重复步骤1-步骤4，并将多个金刚石颗粒在表面定向排列的单层坯体在750℃、20MPa的条件下热压烧结5mins，纸张在热压条件下高温燃烧或碳化，即得到金刚石颗粒定向排列的多层坯体4。

将烧结后的金刚石磨粒规则排列的多层坯体4，使用激光焊接工艺焊接在钢制基体1外周边缘上，得到金刚石锯片。有序错位排布的金刚石磨粒当上层金刚石磨粒研磨消耗完，下层交错排列的金刚石磨粒会露出，保证每一层的金刚石磨粒研磨消耗完时，下一层金刚石磨粒便能立即工作，保证加工效率。

实施例5：

本实施例的方法用于制作一种树脂磨块，外型与图5一致，包括金刚石磨粒、树脂坯体、塑料卡。

制作方法为：

将树脂基结合剂粉末压制成厚度2mm的片层坯体。

在真空负压吸附移动平台上放置一张与磨块形状一致的矩形纸张，然后在纸平面上涂满光敏不干胶，利用光固化技术，将涂满光敏不干胶的纸张按设计的图案曝光，使曝光后保留有胶粘性的位置交错排列。

将步骤（2）得到的带光固化纸的真空负压吸附移动平台施加0.16MPa的压强压在20目金刚石磨粒仓中，没有被固化的光敏胶体点粘上单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，实现金刚石磨粒在纸平面上按预定图形的定向排列。

将步骤（3）得到的粘有金刚石磨粒的纸带金刚石一侧涂满不干胶，利用真空负压吸附移动平台移动至步骤（1）得到的树脂基坯体上表面并施加0.16MPa的压强按压，取消负压，形成带金刚石磨粒1的树脂结合剂粘结层。

重复步骤1-步骤4，并将多个金刚石磨粒在表面定向错位排列的单层坯体在5MPa，200℃温度下热压烧结15mins，纸张在热压条件下高温燃烧或碳化，即得到金刚石磨粒定向排列的多层树脂基坯体。

将烧结后的表面金刚石磨粒定向排列的多层树脂基坯体，通过树脂胶将多层树脂基坯体、榫形塑料卡3粘结固定，然后放在专用设备上施加压力3-5mins，胶水固化后，即得到微细金刚石磨粒规则排列的多层树脂基磨块。开刃后，金刚石上下左右排布等距，金刚石磨粒错位有序排列的磨块，利用其侧面进行半导体、电子陶瓷类板材表面的抛磨加工时，当位于上层的金刚石磨粒研磨消耗完后，位于下层的金刚石磨粒会露出，保证研磨效率，规则排列的金刚石磨粒可以保证树脂基磨块的高使用寿命、高加工效率及高抛磨质量。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预制目标厚度的坯体；

S2：在吸附移动平台上放置一设定形状的纸张，并在其平面上涂满光敏不干胶；

S3：对得到的纸张按设计的排列图案进行光固化，设计的未曝光点的尺寸不大于单颗金刚石的颗粒；

S4：将S3所得到的纸张移动并压在金刚石磨粒仓中，使没有被固化的光敏胶体点粘上小于40目的单颗金刚石微粉，用热风吹干固化，将金刚石磨粒在纸面上按设计的图案定向排布；

S5：将S4得到的粘有金刚石颗粒的纸张移动至所述坯体上表面并按压，将使该纸张留在所述坯体上表面上；

S6：将S5得到的坯体在200-850℃温度下热压烧结，使所述坯体的表面形成的金刚石按预定图形规则排布。

2.根据权利要求1所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S6还包括重复S1-S5的步骤，形成多层堆叠的坯体。

3.根据权利要求2所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述多层堆叠的坯体通过激光焊接工艺焊接在钢制基体的外周边缘。

4.根据权利要求3所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S6中将坯体在750℃、20MPa的条件下热压烧结5mins。

5.根据权利要求2所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S5还包括对粘有金刚石颗粒的纸张的一面涂满不干胶的步骤。

6.根据权利要求5所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S6中将坯体在750℃条件下热压烧结5mins。

7.根据权利要求6所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述坯体为铜基合金粉末压制成2mm厚度的片层坯体，烧结后的坯体通过锡基钎焊剂在200℃温度下钎焊到45钢磨盘基体。

8.根据权利要求5所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S5还包括将涂满不干胶一面的纸张在铜基结合剂粉料中按压，然后纸面在外直接缠绕在所述坯体表面的步骤。

9.根据权利要求8所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述坯体制作方法为将热塑性树脂胶粘剂与乙醇稀释剂按照质量比5：1的比例称取100g，充分混匀后，将混合液均匀涂在50Mn磨头基体表面；将经过涂胶处理的磨头基体在铜基结合剂粉料中滚动，形成一薄层铜基结合剂基层。

10.根据权利要求5所述的使金刚石磨粒形成有序排列的方法，其特征在于，所述S6还包括通过树脂胶将所述多层堆叠的坯体与脂基坯体、榫形塑料卡粘结固定，施加压力3-5mins固化。

Images