[发明专利]金刚石砂轮及其制备方法

权利要求书

1.一种金刚石砂轮，其包括砂轮基体和粘结在所述砂轮基体上的金刚石复合烧结块，该金刚石复合烧结块主要由复合金刚石颗粒、预合金粉末和鳞片状的石墨均匀混合高温烧结而成，其中，所述复合金刚石颗粒主要由金刚石颗粒和形成在所述金刚石颗粒表面上的耐磨金属化合物组成;

在所述金刚石颗粒表面形成所述耐磨金属化合物的步骤包括：

将干净的金刚石颗粒置于镀膜机腔室的基片台上，并抽真空至真空度为1×10^-3～3×10^-3 Pa；将所述基片台加热至550℃～600℃，所述基片台的转速为10～15 rad/min，沉积电流为100A，氢气以50～65 sccm的流量携带丙酮通入镀膜机中；

同时以沉积功率为3000～4000 W的钛铝靶和沉积功率为2000～2500 W的钛靶，沉积1～2 h，在所述干净的金刚石颗粒表面形成碳化钛和碳化铝的复合层；

同时以沉积功率为3000～4000W的钛铝靶、沉积功率为1000～1500W的钛硅靶和沉积功率为1000～1500W的钛靶，沉积1～2 h，在所述碳化钛和碳化铝的复合层上形成碳化钛、碳化铝和碳化硅的复合层；

同时以沉积功率为3000～4000 W的钛铝靶、沉积功率为1000～1500 W的钛铬靶和沉积功率为1000～1500 W的钛靶，沉积1～2 h，在所述碳化钛、碳化铝和碳化硅的复合层上形成碳化铬、碳化钛和碳化铝层的复合层，得到复合金刚石颗粒；

最后冷却至室温，泄压取出所述复合金刚石颗粒。

2.根据权利要求1所述的金刚石砂轮，其特征在于：所述复合金刚石颗粒的浓度为125%～150%，所述预合金粉末的质量分数50%～60%，所述石墨的质量分数为5%～10%。

3.根据权利要求1所述的金刚石砂轮，其特征在于：所述复合金刚石颗粒的粒度为400#～8000#，所述预合金粉末的粒度为400#～1000#，所述石墨的粒度为20#～50#。

4.一种金刚石砂轮的制备方法，包括以下步骤：

金刚石颗粒预处理 先对金刚石颗粒进行酸碱处理，然后进行超声水洗并干燥，获得干净的金刚石颗粒；

形成耐磨金属化合物 将所述干净的金刚石颗粒置于镀膜机腔室的基片台上，并抽真空至真空度为1×10^-3～3×10^-3 Pa；将所述基片台加热至550℃～600℃，所述基片台的转速为10～15 rad/min，沉积电流为100A，氢气以50～65 sccm的流量携带丙酮通入镀膜机中；同时以沉积功率为3000～4000 W的钛铝靶和沉积功率为2000～2500 W的钛靶，沉积1～2 h，在所述干净的金刚石颗粒表面形成碳化钛和碳化铝的复合层；同时以沉积功率为3000～4000W的钛铝靶、沉积功率为1000～1500W的钛硅靶和沉积功率为1000～1500W的钛靶，沉积1～2 h，在所述碳化钛和碳化铝的复合层上形成碳化钛、碳化铝和碳化硅的复合层；同时以沉积功率为3000～4000 W的钛铝靶、沉积功率为1000～1500 W的钛铬靶和沉积功率为1000～1500 W的钛靶，沉积1～2 h，在所述碳化钛、碳化铝和碳化硅的复合层上形成碳化铬、碳化钛和碳化铝层的复合层，得到复合金刚石颗粒；最后冷却至室温，泄压取出所述复合金刚石颗粒；

制备金刚石复合烧结块 先将所述复合金刚石颗粒、预合金粉末和鳞片状的石墨均匀混合，再在真空环境中进行热压烧结处理，获得金属复合烧结块；

制备砂轮 对所述金属复合烧结块进行减薄、粗磨和精磨处理，获得预定尺寸要求的烧结块；将所述预定尺寸要求的烧结块粘结在砂轮基体上，制得所述金刚石砂轮。

5.根据权利要求4所述的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石颗粒预处理步骤包括：将粒径为7～40 μm的金刚石颗粒分别在质量百分比20%～25%的硝酸和20%～25%的氢氧化钠溶液中蒸煮20～35 min，将蒸煮过的所述金刚石颗粒在蒸馏水中超声清洗15～40 min，然后烘干，获得所述干净的金刚石颗粒。

6.根据权利要求4或5所述的金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：所述制备金刚石复合烧结块的步骤包括先将所述复合金刚石颗粒、预合金粉末和鳞片状的石墨置于三维混料机中均匀混合12～30 h，获得预混料，其中，在所述预混料中，所述复合金刚石颗粒的浓度为125%～150%，所述预合金粉末的质量分数50%～60%，所述石墨的质量分数为5%～10%；将所述预混料投入石墨模具中，然后置于真空热压烧结机中，在烧结压力80～250 KN和烧结温度520℃～650℃及真空条件下烧结10～20 min，然后泄压且在8～15 min内降至室温，即获得所述金刚石复合烧结块，且所述金刚石复合烧结块的高度为11～16 cm。