[发明专利]电火花沉积金刚石磨具用电极制备工艺

说明书

技术领域

本实发明涉及一种电火花沉积用电极制备技术，以该电极作为阳极，砂轮基体为阴极，利用电火花放电能在砂轮机体上沉积一层金属结合剂金刚石磨具工作层。

背景技术

目前，目前电火花沉积技术制备金刚石磨具还处于研发阶段未在工业上大范围应用。电火花沉积所使用的金属阳极其制备方法采用不同组分的金属粉末与金刚石磨料混合均匀后在一定压力条件下冷压成型然后将成型后坯体在保护气氛下以一定的热处理制度烧结获得沉积用阳极。该工艺制得的电极材料其密度与成型压力和烧结温度有很大的关系，工艺重复性较差同时电极组分中的金刚石都没有采用无机涂层保护在沉积的高温作用下容易氧化失效另外电火花沉积工艺要求电极的电阻较小因此电极中用线工艺无法加入高含量金刚石因此也无法制得高磨料浓度金刚石磨具。

发明内容

本发明解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种电火花沉积金刚石磨具用电极制备工艺，该工艺采用工业铝溶胶用浸涂的方式在电极用金刚石表面涂覆一层溶胶薄膜然后对涂膜的金刚石磨料进行热处理获得表面包覆一层致密三氧化二铝薄膜的金刚石磨料然后改性后的磨料与其他金属粉末通过球磨混合均匀然后将粉末装入石墨模具中热压烧结获得电极材料。该工艺制得的电火花沉积用电极材料结构均匀重复性好电阻无压烧结的电极材料可制备高浓度金刚石磨具。

本发明的技术解决方案是，所述电火花沉积用电极材料的制备工艺步骤为：

(1)先将金刚石磨料浸泡于无水乙醇中用超声波清洗一小时，超声波频率为2000Hz，功率200W，金刚石滤出后烘干。

(2)将表面清洁后的金刚石浸泡于浓度为30wt％，PH值为3的工业铝溶胶中5分钟，用铜网捞出磨料，磨料在室温下干燥1小时再在80℃烘箱中干燥1小时。

(3)重复上述步骤2两次；

(4)将表面改性后的金刚石放入箱式炉中以5℃每分钟的升温速率升温至700℃保温1小时，随炉冷却，获得表面包覆Al2O3涂层的金刚石磨料。

(5)将金刚石磨料与钴粉、铜粉、碳化钨粉、银粉按质量比25∶20∶40∶10∶5的比例在球磨条件下混合均匀，球石为塑料，球磨坛直径500mm，转速50r/分，球磨时间1小时。

(6)将混合均匀的电极原料加入柱形石墨模具中，模具内孔直径20mm，在SM80烧结机上进行烧结，模具两端压力为15KN，电压为10V，用红外测温仪测量石墨模具外壁温度，当温度达到800℃时保温5min，停止加热模具自然冷却，获得电极材料。

本发明采用溶胶-凝胶法先对金刚石磨料进行改性，再将改性后的磨料与其他组分粉末混合，在石墨模具中热压烧结。在烧结温度下，金属粉末可产生一定流动性，实现电极材料的均匀化，同时热压烧结的电极材料致密度高，电阻小，配方中可加入更多金刚石，用该电极可沉积出高浓度金属结合剂金刚石磨具。

由以上可知，本发明为电火花沉积金刚石磨具用电极制备工艺，它可制备出组织结构一致，金刚石磨料含量高的电极材料(参见图1)。利用该电极电火花沉积金刚石磨具，磨具的结构均匀性和磨料浓度均有所提高(参见图2)。

具体实施方式：

将金刚石磨料浸泡于无水乙醇中用超声波清洗一小时，超声波频率为2000Hz，功率200W，金刚石滤出后烘干备用。

将表面清洁后的金刚石浸泡于浓度为30wt％，PH值为3的工业铝溶胶中5分钟，用铜网捞出磨料，磨料在室温下干燥1小时，再在80℃烘箱中干燥1小时。

再按照上述溶胶浸渍干燥工艺的步骤重复两次

将表面改性后的金刚石放入箱式炉中以5℃每分钟的升温速率升温至700℃保温一小时，随炉冷却，获得表面包覆Al₂O₃涂层的金刚石磨料，备用。

将金刚石磨料与钴粉、铜粉、碳化钨粉、银粉按质量比25∶20∶40∶10∶5的比例在球磨条件下混合均匀，球石为塑料，球磨坛直径500mm，转速50r/分，球磨时间1小时。

将混合均匀的电极原料加入柱形石墨模具中，模具内孔直径20mm，在SM80烧结机上进行烧结，模具两端压力为15KN，电压为10V，用红外测温仪测量石墨模具外壁温度，当温度达到800℃时保温5分钟，停止加热模具自然冷却，获得电极材料。