[发明专利]一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺

说明书

本发明提供了一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，属于粉末冶金技术领域，所述工艺包括：将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯；将若干所述分体料坯进行嵌合装配，获得金刚石磨头料坯；将所述金刚石磨头料坯进行真空烧结，获得金属结合剂金刚石磨头；其中，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆有混合剂，所述混合剂包含金属结合剂和粘结剂。该工艺采用分段成型‑嵌合烧结的方式，解决了长径比大的金属结合剂金刚石磨头烧结后出现的开裂和孔洞问题，提高了良率，降低了成本。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺。

背景技术

蓝宝石、光学玻璃、晶体硅、氧化铝和氧化锆陶瓷等材料，同属于硬脆材料。由于其优越的光学、力学和电介质性能，广泛应用于包括光伏发电、半导体、消费电子等在内的诸多领域。硬脆材料的加工主要经过毛坯选材、定向切割、粗研磨、精密研磨、抛光、超精密抛光、检测和应用等环节，随着技术水平的不断提升，高硬脆材料加工可通过机床完成切割、研磨、抛光、钻孔等工序环节，最终实现加工要求。由于硬脆材料较难加工，行业内普遍采用金刚石磨头来进行钻铣，打孔，扫边加工。金刚石为自然界硬度最高的物质，通过电镀或结合剂键合的方式，固型在基体上，即可形成各式各样的金刚石磨头。电镀磨头特点是保形性较好，成本低，缺点是寿命太低，且生产过程造成较大污染。金属结合剂烧结磨头可以实现多层自锐，寿命很高，且生产过程不会造成环境污染，随着近年性能逐步提高，性价比逐渐具有竞争性，有取代落后电镀磨头的趋势。

在一些特殊要求的硬脆材料加工中，如光学玻璃倒边加工，加工方为了提高效率，往往采用多片光学玻璃层叠放置，然后使用一支金刚石磨头，用其侧面刃部对光学玻璃的边缘加工。这种加工方式效率提升极大，金刚石磨头的一次循环加工，即可完成对数十件光学玻璃的倒边加工。或者，加工方为了磨头成本考虑，往往会在磨头上沿轴向方向设计、排布多个不同形状要求的刃型区域，这样应对不同尺寸的加工，只需要设置不同的下刀深度，就可以做到一件磨头完成数件磨头的工作。

上述的两种磨头的应用场景，在产业中都有较为广泛的应用，目前大量应用的是电镀金刚石磨头，而烧结磨头较少。究其原因，是此类磨头轴向尺寸较长，长径比较大，电镀磨头制作工艺上自然没有任何问题，但若使用金属结合剂烧结磨头，必然涉及到压力成型-高温烧结工艺，而较大的长径比，使得压力成型过程中，压力难以在冶金粉末中顺畅传导，使压坯内部各处压强不一，在高温烧结时会出现开裂，破洞等现象，造成良率大大降低，成本提高。或者可通过热压/热等静压方式来制作磨头，但是设备成本极为巨大，工艺也非常复杂。因此成本问题大大限制了金属结合剂金刚石烧结磨头在此类加工场景中的应用，原本烧结磨头对电镀磨头的巨大技术优势，也难以在这个领域内发挥出来。

发明内容

为了解决现有成型烧结工艺难以制造出长径比大的金刚石磨头的技术问题，本发明提供了一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，该工艺采用分段成型-嵌合烧结的方式，解决了长径比大的金属结合剂金刚石磨头烧结后出现的开裂和孔洞问题，提高了良率，降低了成本。

本发明通过以下技术方案实现：

本申请提供一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，所述工艺包括：

将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯；

将若干所述分体料坯进行嵌合装配，获得金刚石磨头料坯；

将所述金刚石磨头料坯进行真空烧结，获得金属结合剂金刚石磨头；

其中，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆有混合剂，所述混合剂包含金属结合剂和粘结剂。

可选的，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间通过连接头和连接槽相互嵌合，所述连接头和所述连接槽分别设置在相邻两个所述分体料坯的端面上，所述连接头和所述连接槽的径向接触面涂覆有所述混合剂。