[发明专利]一种有序化排列金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有序化排列金属结合剂金刚石砂轮的制备方法，其中包括1）混料：取金刚石、甘油的乙醇溶液、金属结合剂粉体、硬脂酸的乙醇溶液混合得到混合粉体；2）造粒：将混合粉体滚动造粒得到球形颗粒；3）筛分、选型处理：将球形颗粒烘干，再对球形颗粒进行筛分和选型；4）有序化处理：将筛分和选型后的球形颗粒施加水平和垂直方向的正弦振动，并冷压成型得到砂轮压坯；5）烧结：将砂轮压坯烧结后得到有序化排列的金刚石砂轮。本发明金刚石在金属结合剂中均匀有序排列，提高了砂轮的磨削效率和寿命，工艺可重复性更强、操作难度更低、生产效率更高。

技术领域

本发明属于超硬材料磨具制备技术领域，具体涉及一种有序化排列金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法。

背景技术

表面磨削是材料加工中的重要工序，金属结合剂金刚石砂轮具有磨削效率高、磨削精度高、表面质量好、使用寿命长等优点，适用于非铁系金属、合金等金属材料与半导体材料、陶瓷、玻璃等非金属材料的磨削加工。

通常情况下，多数砂轮中的金刚石在结合剂中随机分布，由于对金刚石的分布状态缺乏有效的控制，不可避免存在金刚石分布的聚集区和稀少区。聚集区内金刚石容易在未起到磨削作用前就脱落或不能有效出刃，从而导致砂轮锋利度下降；稀少区内单颗金刚石受力过大容易破碎或脱落，从而导致砂轮寿命的降低。因此，金刚石砂轮的磨削过程中，能够实现有效磨削的金刚石仅占较少的部分，多余的金刚石严重干扰了砂轮的正常工作，造成砂轮磨削力与磨削温度的升高，磨削效率下降，甚至工件的表面损伤。

为解决金刚石砂轮磨削加工中出现的上述问题，本发明提供一种控制金刚石在金属结合剂金刚石砂轮中的分布，优化金刚石排列的有效方法，通过形成金刚石-金属结合剂的球形结构以及规则震动使球形结构有序化排列，以制作有序化排列的金属结合剂金刚石砂轮。现有专利中公开了使金刚石有序化排列的方法如U.S. Patent 6039641采用的模板法、专利CN 101745877 A采用的负压吸附法、以及专利CN 105415215 A采用的粘结法，但是，上述方法存在操作难度大，工艺可重复性差等问题，而且模板法在布料时会出现扎堆现象、负压吸附法装置过于复杂且吸盘吸附无法达到良好的效果。

发明内容

本发明提供了一种有序化排列金属结合剂金刚石砂轮，所述砂轮中金刚石在金属结合剂中均匀有序排列，提高了砂轮的磨削效率和寿命，并与现有制备方法相比，工艺可重复性更强、操作难度更低、生产效率更高。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案。

形成以金刚石为核心的金属结合剂包覆的球形颗粒，以球形颗粒的自然堆积状态作为振动系统的初始状态，在两个水平方向互为正交与一个垂直方向正弦振动的作用下，球形颗粒做统计学上的规则运动，并填充球形颗粒间隙直到不能继续填充，最终达到球形颗粒的最紧密堆积状态，实现紧密堆积后即得到球形颗粒的有序化排列。

具体实施过程如下，包括以下步骤：

1）混料：取金刚石、甘油的乙醇溶液、金属结合剂粉体、硬脂酸的乙醇溶液混合得到混合粉体。

2）造粒：将混合粉体滚动造粒得到以金刚石颗粒为核心、金属结合剂粉体包覆的球形颗粒。

3）筛分、选型处理：将球形颗粒干燥，再对球形颗粒进行筛分和选型。

4）有序化处理：将筛分和选型后的球形颗粒施加水平和垂直方向的正弦振动，并冷压成型得到砂轮压坯。

5）烧结：将砂轮压坯烧结即得到有序化排列的金刚石砂轮。

进一步地，所述原料混合的具体方式为：在金刚石中加入甘油的乙醇溶液0.05-0.15ml/g后均匀搅拌，在金属结合剂粉体中加入硬脂酸的乙醇溶液0.03-0.05ml/g，然后将金刚石与金属结合剂粉体在三维混料机中均匀混合60-120min后得到混合粉体。