[发明专利]金刚石磨具及其制备方法

说明书

本发明属于金刚石磨具制作技术领域，尤其涉及一种金刚石磨具及其制备方法，该金刚石磨具的制备方法，包括以下步骤：提供Ir‑Ni‑Ta‑(B)高温非晶合金粉末、MBD金刚石粉末、金属结合剂粉末；将Ir‑Ni‑Ta‑(B)高温非晶合金粉末、MBD金刚石粉末和金属结合剂粉末均匀地混合在一起，得到金刚石磨具粉末；将金刚石磨具粉末填充到成型模具中，再在一定压力下，通过超声振动成型，得到金刚石磨具。在超声波的振动与压力作用下，粉末界面处瞬间会产生大量摩擦热，使界面瞬间温度瞬时升高，促进了粉末界面处原子流动与扩散，高温非晶合金与晶体界面处易发生塑性流变使得粉末界面处达到冶金结合，从而增强了金刚石与金属界面之间的结合力，大幅度地提高金刚石磨具的把持力。

技术领域

本发明属于金刚石磨具制作技术领域，尤其涉及一种金刚石磨具及其制备方法。

背景技术

目前，对于高速磨削加工超硬材料，如硬质合金，钨合金或者硬度达到90HRA以上的陶瓷等超硬材料，的技术报道甚少，对于金刚石磨具目前皆采用粉末冶金方式成型，其按结合剂可分三类，树脂结合剂金刚石磨具、金属结合剂金刚石磨具、陶瓷结合剂金刚石磨具。三种结合剂金刚石磨具各有优劣，树脂结合剂金刚石磨具，由于树脂的硬度不够高，以及不耐高温，高速磨削加工超硬陶瓷会造成树脂结合剂受热快速磨损，以及硬度不够难以磨削。陶瓷结合剂金刚石磨具，尽管陶瓷具备较高的硬度，适合磨削，但是陶瓷结合剂与金刚石之间的结合力往往不够，即把持力不够。同时陶瓷结合剂烧结过程中往往温度较高，通常高于800℃烧结，高者可达一千度以上，而金刚石在800℃以上易于氧化性能变差，这一矛盾极大限制了陶瓷结合剂金刚石磨具的发展。就金属结合剂金刚石磨具而言，主要面临的难题是提高金属与金刚石磨料之间的结合力(把持力)，对于把持力的提高主要理论选用对金刚石润湿性较高的金属材料，使其在烧结过程中，与金属界面结合良好，增强其界面结合力。其次是金属结合剂金刚石磨具在使用过程中，自锐性较差，影响磨削效率。

以提高金属结合剂金刚石磨具把持力而言，目前有研究集中于真空微蒸镀、电镀等工艺，使金属富集于金刚石磨具表面，然后再进行烧结成型。此工艺虽然对于提高金属结合剂金刚石磨具把持力有所裨益，但是其工艺过程繁琐，控制表面镀层均匀十分困难，能耗较高等，极大地限制了其产业化应用。

并且金刚石磨削超硬材料，由于磨削过程转速较高，会导致温度大幅度升高，因此需要使用冷却液进行冷却，一般金刚石磨具在温度高于500℃时，性能将会大幅度下降，甚至完全不能使用，目前对于金刚石磨具适用高温情况的报道较少，并且在少数情况下，超硬材料在服役过程中进行的磨削修整不便于冷却液的使用，所以高温条件下磨削超硬材料的金刚石磨具存在一定发展空间。磨削效率与磨削时电机转速直接相关，电机转速越高，磨削效率越高。目前磁悬浮电机在各个行业开始逐步应用，磁悬浮电机转速得到了较大的提高，极限转速可达4万转/分钟。因此对于磁悬浮电机应用于金刚石磨具，高温条件下使用的金刚石磨具将能满足其使用条件。

现有的金刚石磨具主要存在以下缺陷：

1、针对加工超硬材料时，如90HRA以上的超硬陶瓷，因其把持力不够，易造成崩边、脱落、磨损过快的问题。

2、其硬度不够，磨削超硬材料，如90HRA以上的超硬陶瓷，磨损过快。其由于结合剂本身硬度远低于金刚石，也比90HRA硬度低很多，因此金刚石与一般的结合剂复合烧结成型后，其磨具硬度值往往不够，磨削90HRA的超硬陶瓷时，磨损过快。

3、目前，金刚石磨具在高温条件下使用性能大幅度下降，如较高载荷作用下进行高速磨削时，虽然生产效率提高，但是对磨具的损耗较大。具体表现为金刚石磨具磨削时，发热较高，基体材料力学性能下降，软化加快，致使基体材料磨损过快。金刚石颗粒与基体材料之间结合力不足，脱落较快。