[发明专利]一种磨粒晶体定向分布的耐磨金刚石砂轮制备方法

说明书

本发明公开了一种磨粒晶体定向分布的耐磨金刚石砂轮制备方法，通过以下步骤实现：将混合一定比例的PVAL液体胶和合金钎料粉末的混合料，均匀涂覆在打磨处理过的砂轮基体上，将带有均布凹槽的亚克力模板压印在混合料上，将砂轮基体烘干后送入真空高温钎焊炉中第一次钎焊；经过高温钎焊后，亚克力模板消失并在钎料层上留下均布的凹槽，利用理化分析仪将金刚石磨粒定向分布于钎料层的凹槽中，使金刚石磨粒{100}晶面平行于钎料层表面且<110>晶向与加工方向相平行，再将其进行第二次钎焊，即可得到具有磨粒晶体定向分布的耐磨金刚石砂轮。本方法利用了消失模的方法使磨粒在钎料层表面有序分布，根据金刚石的晶体特性定向分布磨粒，可以有效提高金刚石砂轮的加工性能和实用寿命。

技术领域

本发明涉及金刚石磨粒工具制造的技术领域，尤其是一种磨粒晶体定向分布的耐磨金刚石砂轮制备方法。

背景技术

金刚石砂轮广泛运用于石材、玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆性难加工材料的磨削加工。对工件材料起切削作用的是固结在金刚石砂轮上的金刚石磨粒，磨粒在加工过程中的磨损情况不尽相同。金刚石磨粒产生一定程度的磨损后，会出现磨钝、磨平、解理、破碎等现象，这些现象的产生都直接影响了金刚石砂轮的加工性能和使用寿命。

为了提高金刚石砂轮的耐磨性，经过国内外专家学者的不懈努力，研发出了具有磨粒均匀分布的金刚石砂轮，并在实际应用中取得了一定的效果。但是，就目前的磨粒有序分布金刚石砂轮而言，其仅仅是使磨粒在空间位置上有序分布，虽然可以避免金刚石磨粒的团聚或稀散，减少金刚石磨粒的宏观破碎或脱落，一定程度上可以提高金刚石砂轮的使用寿命。但是，磨粒有序分布金刚石砂轮的磨粒磨损仍然存在着较大的随机性，磨粒的磨损形式不尽相同，金刚石砂轮的耐磨性受到一定程度限制。研究表明，金刚石磨粒的磨损是金刚石砂轮磨损中最主要的组成部分之一，提高金刚石磨粒的耐磨性可以提高金刚石砂轮的整体耐磨度。因此，进一步提高金刚石砂轮的耐磨性，不仅需要在砂轮结合剂层的空间位置上合理分布金刚石磨粒，而且需要从金刚石磨粒的材料特性上着手制备金刚石砂轮。

众所周知，人造金刚石属于立方晶系的晶体材料，主要呈现六面体、八面体和立方八面体等晶体形态。金刚石磨粒晶体具有各向异性，不同的晶面具有不同的物理机械性能，即使对金刚石磨粒的同一晶面，沿着不同晶向的摩擦磨损特性也是各异的。由于金刚石磨粒晶形的复杂性，磨粒加工过程中与工件的接触形式多种多样，主要包括了点、线、面等三种接触方式。磨粒与工件的接触方式直接影响了金刚石磨粒的磨损程度和形式，学者研究表明面接触时金刚石磨粒的耐磨性会明显大于点线接触时的耐磨性。而如何控制金刚石磨粒与工件的接触形式，是直接影响金刚石磨粒耐磨性的关键因素。

磨削用金刚石晶体多为立方八面体晶形，主要由{100}晶面和{111}晶面围封而成，其中，{111}晶面的硬度大于{100}晶面的硬度，但是，金刚石磨粒在加工过程中，{111}晶面受到与其相平行的力的作用后，更易于沿{111}晶面产生解理，导致金刚石磨粒破碎从而丧失切削性能。因此，应避免{111}晶面受到平行力而产生解理导致过快磨损，而磨粒以何种晶面接触加工工件材料，是制备耐磨金刚石砂轮亟需解决的关键问题之一。

发明内容

为克服上述现有制备金刚石砂轮所存在问题，本发明提出一种磨粒晶体定向分布的耐磨金刚石砂轮制备方法，以实现制备高耐磨性金刚石砂轮，提高金刚石砂轮的加工性能和使用寿命。

为了达到上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

(1)将砂轮基体的工作面打磨处理，用混合一定比例的PVAL液体胶和合金钎料粉末均匀的涂抹在砂轮基体工作面上，将带有均匀分布凹槽的亚克力模板压印在胶水未干的合金粉末表面，再将砂轮基体置于40℃的烘干箱中烘干2小时。

(2)将上述带有合金钎料和亚克力模板的砂轮基体，送入真空钎焊炉中进行第一次真空高温钎焊。