[发明专利]一种金属陶瓷结合剂金刚石砂轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种金刚石砂轮及其制备方法，具体涉及一种金属陶瓷结合剂金刚石砂轮及其制备方法。

背景技术

金刚石砂轮是为了利用金刚石进行高精度、高效率磨削加工，而使用结合剂将金刚石磨粒粘结起来并制成具有一定强度和形状的磨具。在金刚石砂轮中用于固结金刚石磨粒的结合剂有树脂、金属和陶瓷三种材料。树脂结合剂对金刚石磨料把持力低，金刚石磨粒易于脱落，自锐性好，砂轮磨削效率高，磨削发热量小，并且可以改善工件表面的粗糙度；但是由于树脂结合剂是有机材料，受树脂本征性能限制，砂轮耐热性、耐水性、耐磨性较差，不能进行精密成型磨削。而金属结合剂金刚石砂轮的强度高，工作面几何形状保持性好，寿命长，耐冲击，但砂轮自锐性差、效率低。陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削能力强、磨削温度低、自锐性强；但是由于目前采用的陶瓷结合剂为低温陶瓷无机材料，引入了大量的碱性物质，在结合剂制备过程中容易挥发而引起结合剂性能不稳定，在金刚石砂轮制造过程中，结合剂对金刚石的润湿性差，大大降低了结合剂对金刚石的把持力，磨具在磨削过程中金刚石容易脱落，损耗大。目前，为了提高金刚石砂轮结合剂对金刚石的把持力和金刚石的自锐性，本领域的研究方向主要集中在新型金刚石结合剂的开发。

发明内容

本发明旨在提供一种兼顾金属结合剂砂轮高强度、高保型性和陶瓷结合剂砂轮强自锐性的新型金属陶瓷结合剂金刚石砂轮及其制备方法。

本发明的金属陶瓷结合剂金刚石砂轮，是由以下方法制备得到，该方法包括的步骤为：

1）制备粉末混合物

原料的组份及配比（重量百分比）

所述化学镀铜金刚石粉末由平均粒径为5－80微米的颗粒物组成，这些颗粒物是由金刚石粒芯及包覆于金刚石粒芯表面的铜镀层构成；

按照上述组份及配比，将所述化学镀铜金刚石粉末，（W，Ti）C粉末，锡粉，铁族金属粉进行混合，制得粉末混合物；

2）成型

通过压力成型将上述粉末混合物制成压坯；

3）烧结

对上述压坯进行惰性气氛低压烧结，烧结时先将压坯加热至280-400℃并保温20分钟－40分钟进行预反应，然后加热至850－1050℃并保温10分钟－30分钟，烧结惰性气氛压力为5－10Mpa，冷却后即得到金属陶瓷结合剂金刚石砂轮。

其中，在所述化学镀铜金刚石粉末中，所述铜镀层的重量为化学镀铜金刚石粉末重量的3－12%。当铜镀层的重量为化学镀铜金刚石粉末重量的3－12%时，可以实现铜镀层对金刚石粒芯的完全包覆，避免烧结时金刚石颗粒出现石墨化现象，并保证砂轮结合剂对金刚石颗粒的充分把持。若铜镀层的重量占化学镀铜金刚石粉末重量的比例小于3%，则难以实现铜镀层对金刚石粒芯的完全包覆，烧结时金刚石颗粒会因为钴、镍等催化剂金属的存在而出现明显的石墨化现象；但如果铜镀层的重量占化学镀铜金刚石粉末重量的比例大于12%，则会因铜镀层过厚和过分疏松而导致砂轮结合剂对金刚石颗粒把持力的下降。

所述铁族金属一般选择Co、Ni中的至少一种。

所述化学镀铜金刚石粉末可由以下方法制备得到，该方法包括的步骤为：将金刚石颗粒先后在SnCl₂溶液和PdCl₂溶液中分别进行敏化和活化处理；将处理后的金刚石颗粒均匀分散在CuSO₄溶液中，从而得到混合浆料；在所述混合浆料中加入次磷酸钠进行Cu在金刚石颗粒表面的化学镀，以得到由金刚石粒芯及包覆于金刚石粒芯表面的铜镀层构成的颗粒物。

本发明的金属陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，其包括的步骤为：

1）制备粉末混合物

原料的组份及配比（重量百分比）

所述化学镀铜金刚石粉末由平均粒径为5－80微米的颗粒物组成，这些颗粒物是由金刚石粒芯及包覆于金刚石粒芯表面的铜镀层构成；

按照上述组份及配比，将所述化学镀铜金刚石粉末，（W，Ti）C粉末，锡粉，铁族金属粉进行混合，制得粉末混合物；

2）成型

通过压力成型将上述粉末混合物制成压坯；

3）烧结

对上述压坯进行惰性气氛低压烧结，烧结时先将压坯加热至280-400℃并保温20分钟－40分钟进行预反应，然后加热至850－1050℃并保温10分钟－30分钟，烧结惰性气氛压力为5－10Mpa，冷却后即得到金属陶瓷结合剂金刚石砂轮。

所述化学镀铜金刚石粉末中，铜镀层的重量优选为化学镀铜金刚石粉末重量的3－12%。