[发明专利]金刚石砂轮及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金刚石砂轮，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，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。本发明还提供了一种上述金刚石砂轮的制备方法，包括以下步骤：金刚石颗粒预处理、形成耐磨金属化合物、制备金刚石复合烧结块以及制备砂轮。所以，由本发明提供的金刚石砂轮具有较好的耐磨性和使用寿命长等特点；可以应用蓝宝石减薄工艺，能够减少蓝宝石在减薄过程中需要修整的次数，从而提高蓝宝石减薄加工效率。

技术领域

本发明属于超硬材料应用及加工技术领域，具体涉及一种金刚石砂轮及其制备方法。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝的单晶，晶格结构独特，耐磨且硬度仅次于金刚石，具有良好的透光性、电气绝缘性，是LED、SOS等理想的衬底材料。自90年代后LED照明逐渐渗透进人类生活，蓝宝石开始广泛用于LED衬底材料，预计2021年蓝宝石市场规模约为105亿。蓝宝石衬底的减薄是LED生产过程中必不可少的一道工艺。目前蓝宝石减薄主要采用的是砂轮减薄，由于蓝宝石的脆性和减薄后较深的刮伤将影响后续切割的工艺的原因，蓝宝石在减薄过程中需要进行修整，而砂轮修整时间是影响加工效率的重要环节之一。

金刚石因同时具有高硬度、高化学稳定性、高耐磨性和低摩擦系数被广泛应用到各个领域。目前蓝宝石减薄砂轮采用的磨料为金刚石。金刚石砂轮是指以金刚石颗粒为切削材料，借助于结合剂或其他辅助材料经过压制、烧结以及加工制成一定形状和用途的制成品，在使用过程中金刚石对于一些粘结用的金属或合金的化学亲和力差，不易被其润湿，导致其应用性能较差。由于结合剂和磨料之间的粘结强度低等原因在磨具使用过程中金刚石磨料极易脱落，降低磨料的寿命。

现有采用的化学镀由于金刚石制备过程中往往会产生的废酸废碱严重影响环境正在面临更新换代的挑战。真空微蒸发镀可以对金刚石表面进行镀覆处理，但目前主要是进行金属镀覆。通常为镀镍、镀钛、镀钨和镀铬等处理。现有的镀覆金刚石多用于树脂结合剂，适用于金属结合剂的镀覆金刚石较少。所以，目前用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮仍存在金刚石磨料易脱落，耐磨性差，使用寿命短等问题，从而影响蓝宝石减薄加工效率。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种金刚石砂轮及其制备方法，以解决蓝宝石减薄加工效率低的问题。

为此，本发明提供一种金刚石砂轮，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。

基于上述，所述耐磨金属化合物为碳化钛、碳化铬、碳化铝、碳化硅或其任意组合。

其中，所述预合金粉末为铜基、铁基、钴基或镍基金属混合粉。优选地，所述预合金粉末为铜基金属混合粉，该铜基金属化合物为铜粉和锡粉的混合金属粉。更优选地，所述预合金粉末为Cu65Sn35、Cu57Sn43、Cu60Sn40、Cu68Sn32或Cu70Sn30。

基于上述，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%。

基于上述，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#。优选地，所述复合金刚石颗粒的粒度为400#、800#、3000#或8000#，所述预合金粉末的粒度为400#、500#、600#、800#或1000#，所述石墨的粒度为20#、30#、40#或50#。

本发明还提供一种上述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；