CN118081643A - 低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，涉及超硬烧结磨具技术领域，所述磨料层由超硬磨料和金属结合剂构成，所述超硬磨料为金刚石或CBN或两者组合，所述基体的工作部烧结固定有磨料层，所述磨料层由金刚石和金属结合剂构成，所述金属结合剂中掺入含有SO₄ ^2‑离子的金属化合物。该低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，通过在金刚石以及金属结合剂的磨料中添加一种含有SO₄ ^2‑离子的金属化合物，再将所有的磨料进行混合均匀，并且采用高频感应烧结压机进行烧结成型，使得超硬烧结磨具在使用时具有低阻力微气孔的特性，从而实现改善金属磨具的磨削效果。

Description

低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具

技术领域

本发明涉及超硬烧结磨具技术领域，具体为低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具。

背景技术

超硬材料烧结磨具的结合剂有金属结合剂、树脂结合剂和陶瓷结合剂三种，CN1156519C公开了树脂金刚石磨具，由于树脂不耐热，为了改善散热，添加了比如BaSO_4、MgSO₄的碱土金属硫酸盐，从而散热性能改善。CN109822467B公开了CBN树脂结合剂磨具为了改善树脂的耐热性，加入了含硫酸钙的粉体材料。这两个技术方案都是因为陶瓷耐热性能好于树脂，所以在低温的不耐热性的树脂材料里边加入高温耐热的碱土金属硫酸盐（作用相当于引入陶瓷结合剂），从而改善其耐热性能，这是应用了陶瓷结合剂陶瓷材料的耐热性能，而并没有利用比如说硫酸根、碱金属这种离子的化学性能

CN104385154B公开了一种通过硅酸盐溶液反应制备低温固化的陶瓷结合剂磨具。这是应用了金属化合物里面离子的分解，比如说有一部分含有硫酸根离子，它分解出来了，然后在液体里面与另外一个产生了化学反应，从而减轻了在高温条件下陶瓷结合剂的反应，降低了陶瓷结合剂的烧结温度。

而金属结合剂超硬材料烧结磨具往往由于金属结合剂强度高、韧性好、耐磨性能高，从而导致磨具在实际使用过程中容易堵塞发黑，需要不断的进行反复修整。因此，常常添加一些金属粉末来改善性能。常见的有石墨、四氧化三铁、碳化硅、氯化钠、氧化铝空心球等，其中石墨形状呈磷片形，含量过大容易度结合剂造成破坏，往往含量在1-3质量点，四氧化三铁、氯化钠、氧化铝空心球都是填充物之后或形成气孔，来改善磨削效果，碳化硅则以辅助磨料的形式来改善磨削效果，这些往往都不能大量添加。一方面，大量添加会破坏结合剂的强度，另一方面，部分材料（比如氧化铝空心球）会造成大气孔，阻碍了结合剂本身的连接效果，这些都对加工不利。

因此我们利用陶瓷的硫酸根离子性能提出了低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具。

发明内容

本发明的目的在于提供低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，以解决上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述超硬烧结磨具由基体和磨料层构成，所述基体的工作部烧结固定有磨料层，所述磨料层由超硬磨料和金属结合剂构成，所述超硬磨料为金刚石或CBN或两者组合，所述金属结合剂中掺入含有SO₄ ^2-离子的金属化合物。

优选的，所述金刚石和金属结合剂的质量比为(1~35):(99~65)。

优选的，所述金属化合物为碱金属化合物或碱土金属化合物。

优选的，所述金属化合物为K₂SO₄、Na₂SO₄、BaSO₄、MgSO₄中的一种或一种以上的组合。

优选的，所述金属化合物的体积百分数为1~45。

一种低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具的制备方法，包括如下步骤：

S1：将金刚石、金属结合剂以及含有SO₄ ^2-离子的金属化合物混合均匀；

S2：将混合均匀的磨料原料进行造粒；

S3：将造粒后的原料送入到模具中，并且通过高频感应烧结压机进行烧结成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，通过在金刚石以及金属结合剂的磨料中添加一种含有SO₄ ^2-离子的金属化合物，再将所有的磨料进行混合均匀，并且采用高频感应烧结压机进行烧结成型，使得超硬烧结磨具在使用时具有低阻力微气孔的特性，从而实现改善金属磨具的磨削效果。

附图说明

图1为本发明超硬烧结磨具实施例2的结构示意图；

图2为本发明超硬烧结磨具实施例3的结构示意图；

图3为本发明超硬烧结磨具实施例4的结构示意图；

图4为本发明超硬烧结磨具的微气孔显微示意图；

图5为本发明超硬烧结磨具的对比无气孔显微示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述超硬烧结磨具由基体1和磨料层2构成，所述基体1的工作部烧结固定有磨料层2，所述基体1的中部开设有安装孔，所述磨料层2由金刚石和金属结合剂构成，所述金刚石和金属结合剂的质量比为3:97，所述金属结合剂中掺入含有SO₄ ^2-离子的金属化合物，所述含有SO₄ ^2-离子的金属化合物为K₂SO₄、Na₂SO₄以及BaSO₄中的任意一种或一种以上的组合。

金刚石和金属结合剂的质量比参数表格如下：

对含有SO₄ ^2-离子的金属化合物进行砂轮试验，其中SO₄ ^2-离子的金属化合物以添加K₂SO₄为例，以下表格为砂轮试验的实验数据：

从编号0-编号10可以看出K₂SO₄体积是从0-40进行逐步增大，与编号对应的阻力在逐渐下降，并且从编号0-编号10的寿命都有提升，同时从编号0-编号8砂轮的损耗量从53下降到了37，从编号8-编号10砂轮的损耗量逐渐上升；其中尤其是编号5-编号6，即K₂SO₄体积25-30时，砂轮损耗量处于快速降低，寿命更明显提升。

在编号11中可以看出K₂SO₄体积增大到45时，与编号对应的阻力没有继续下降，同时砂轮的损耗量上升幅度较大。

一种低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具制备方法，包括如下步骤：

S1：将金刚石、金属结合剂以及含有SO₄ ^2-离子的金属化合物混合均匀；

S2：将混合均匀的磨料原料进行造粒；

S3：将造粒后的原料送入到模具中，并且通过高频感应烧结压机进行烧结成型。

实施例

请参阅图1，低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述基体1呈圆盘状结构，所述磨料层2呈环形分布于基体1一侧表面的外边缘，烧结磨具通过表面的磨料层2对水平放置的工件表面进行抛光操作。

实施例

请参阅图2，低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述基体1呈圆盘状结构，所述磨料层2呈环形分布于基体1的外周侧，烧结磨具通过外周侧磨料层2对圆柱类工件的表面进行抛光操作。

实施例

请参阅图3，低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述基体1呈内凹形的筒状结构，且基体1的外缘筒壁呈垂直延伸设备，所述磨料层2呈环形分布于基体1的外缘筒端部，烧结磨具通过外缘筒端部的磨料层2用于磨削圆柱形或圆锥形的外表面。

显微结构

如图4可知，我们在显微镜下观测烧结磨具的显微结构，可以明显看到添加了SO₄ ^2-离子的金属结合剂的烧结磨具中连续的金属化合物表面有明显的微气孔，而对比的没有添加SO₄ ^2-离子的金属结合剂的烧结磨具的金属化合物表面就没有微气孔。烧结磨具中微气孔其阻力相比没有气孔的更小，阻力降低了，损耗量也降低了，因此磨削效果更好，磨具使用寿命也就更长。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，所述超硬烧结磨具由基体（1）和磨料层（2）构成，其特征在于：所述基体（1）的工作部烧结固定有磨料层（2），所述磨料层（2）由超硬磨料和金属结合剂构成，所述超硬磨料为金刚石或CBN或两者组合，所述金属结合剂中掺入含有SO₄ ^2-离子的金属化合物。

2.根据权利要求1所述的低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，其特征在于：所述金刚石和金属结合剂的质量比为(1~35):(99~65)。

3.根据权利要求1所述的低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，其特征在于：所述金属化合物为碱金属化合物或碱土金属化合物。

4.根据权利要求1所述的低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具，其特征在于：所述金属化合物的体积百分数为1~45。

5.一种制备如权利要求1~4任意一项所述低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具的低阻力微气孔超硬烧结金属结合剂磨具制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将金刚石、金属结合剂以及含有SO₄ ^2-离子的金属化合物混合均匀；

S2：将混合均匀的磨料原料进行造粒；

S3：将造粒后的原料送入到模具中，并且通过高频感应烧结压机进行烧结成型。