[发明专利]一种树脂金属陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮及其制备方法

说明书

本发明涉及一种树脂金属陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮，其主要由下述重量百分比原料制成：15‑35%聚酰亚胺树脂粉，25‑45%自制铜锡合金粉，10‑50%自制陶瓷粉，3‑8%铁钴预合金粉，2‑7%四氧化三铁，1‑5%钛粉，余量为金刚石磨料。该砂轮在磨削碳化硅晶体、氮化镓晶体、蓝宝石晶体及金属陶瓷等硬脆材料时锋利性好，寿命高，排屑能力强。

技术领域

本发明属于磨料磨具技术领域，具体涉及一种树脂金属陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮及其制备方法。

背景技术

碳化硅晶体，氮化镓晶体，蓝宝石晶体及金属陶瓷等材料都属于硬脆材料，因其各自独特的晶体结构及物相组成，使得这几类材料成为近年来半导体行业、工具行业炙手可热的研究热点。

碳化硅和氮化镓等三代化合物半导体材料由于具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和迁移速率高和击穿电场高等性质，碳化硅和氮化镓器件在高温、高压、高频、大功率电子器件领域和航天、军工、核能等极端环境应用领域有着不可替代的优势，弥补了传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷，正逐渐成为半导体单晶衬底、5G通讯、光电子器件/模块、电力电子器件/模块、射频器件/模块等电子行业的主流。

蓝宝石晶体作为一种重要的晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术的许多领域。如透红外窗口材料，微电子领域的衬底基片，激光基质、光学元件及其它用途等。

金属陶瓷是一种介于合金和陶瓷之间的有高含量陶瓷颗粒相与金属粘接剂相结合而形成的非均质复合材料，既保持有陶瓷的高脆性、高硬度、耐高温和耐腐蚀的特点，相对陶瓷材料又具有一定的金属延展性、良好的导电性和热稳定性，在航空航天、石油化工、汽车工业及造船等领域有着广阔的应用前景。

金刚石砂轮磨削加工硬脆材料的效率最高，是加工硬脆材料的重要手段。硬脆材料本身具有高硬度的特点，高脆性、低断裂韧性也使得其磨削加工过程中易引起材料的脆性断裂从而在材料表面留下表面破碎层，且产生较为严重的表面与亚表层损伤，影响加工精度。传统单一结合剂超硬材料砂轮在加工硬脆材料时易产生较高的表面缺陷密度，最终导致相应产品的报废率升高。因此，亟需开发出一种专用于磨削硬脆材料的砂轮体系。

发明内容

为了解决以上问题，本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种树脂/金属/陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮，该砂轮在磨削碳化硅晶体、氮化镓晶体、蓝宝石晶体及金属陶瓷等硬脆材料时锋利性好，寿命高，排屑能力强。

本发明还提供了上述树脂/金属/陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种树脂金属陶瓷三元复合结合剂超硬砂轮，其主要由下述重量百分比原料制成：15-35%聚酰亚胺树脂粉，25-45%自制铜锡合金粉，10-50%自制陶瓷粉，3-8%铁钴预合金粉，2-7%四氧化三铁，1-5%钛粉，余量为金刚石磨料。

进一步的，所述的自制铜锡合金粉中铜锡质量比范围为（0.47-0.8）：（0.2-0.53）。

具体的，所述自制铜锡合金粉经下述步骤制备获得：

1）按合金粉配比分别称取对应单重的锡粉（400-600目）和铜粉（电解铜粉，800-1000目），倒入球磨罐中；再往球磨罐中加入与金属粉同体积的不锈钢球；

2）设置球磨转速500转/分钟，启动球磨机，球磨1-5h；

3）将球磨好的铜锡混合粉过200#筛，于真空电阻炉中350-450℃保温30-60min，然后随炉冷却，即得自制铜锡合金粉。本发明自制铜锡合金粉不仅能够与结合剂中的陶瓷相和树脂相有很强的结合力，减少应力集中，还能增加结合剂对磨料的把持力，从而增加砂轮的锋利性。

进一步的，所述自制陶瓷粉是由质量比为3-6：1：1的氧化铝、氧化锆和二氧化硅组成，自制陶瓷粉的粒径为3-8μm。