輕質高效金剛石磨輪的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法，屬于金剛石切削工具的技術領域。本發明專利技術所述的制備方法，制備方法包括以下步驟：通過熱壓燒結工藝制備得到底部邊緣具有向外延伸的突出部的金剛石刀頭；將鋁或鋁合金熔融澆注在放置有金剛石刀頭的模具中，并使得所述金剛石刀頭的突出部包埋在所述鋁或鋁合金基體內。本發明專利技術的輕質高效金剛石磨輪的制備方法可以一次性將金剛石澆鑄于基體材料中，省略了后續表面噴砂，焊斑清洗諸多程序；而且所述金剛石磨輪不需要焊接，可省去銀焊片費用，降低成本20％以上，具有制作成本低，操作靈活的優點，特別適用于石材加工，混凝土路面的打磨。

【技術實現步驟摘要】
輕質高效金剛石磨輪的制備方法
本專利技術涉及金剛石切削工具的
，更具體地說，本專利技術涉及一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法。
技術介紹
金剛石是已知材料中硬度最高的材料，因而金剛石切削工具成為加工各種堅硬材料不可或缺的材料。金剛石切削工具是將金屬粉末和人造金剛石顆粒相混合，經壓制和燒結而成。而且隨著社會不斷發展，基礎化建設規模不斷擴大，也給金剛石工具提供了更加廣闊的應用市場。而隨著城市化進程的加快，基礎建設規模不斷擴大，房屋和道路開發建設給金剛石工具應用提供廣闊市場。金剛石工具在道路切割，石材加工，陶瓷，多晶硅半導體加工，寶石加工市場發揮了至關重要作用，操作輕便，高效率，性價比好，一直是每個用戶追求目標。然而，傳統產品金剛石磨輪主要采用鐵質材料為磨輪基體，將金剛石刀頭焊接在基體表面，由于鐵質磨輪自身重，使用能耗大，操作難度高。另外，鐵基磨輪的焊接材料成本高，后續焊斑難以處理，導致成本顯著增加。
技術實現思路
為了解決當今市場中金剛石磨輪自身重，使用耗時耗能，制作成本高，加工工序多問題，本專利技術的目的在于提供一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法。為了實現本專利技術的上述專利技術目的，本專利技術提供了以下技術方案：一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法，其特征在于：包括鋁或鋁合金基體，和安裝在所述鋁合金基體上的金剛石刀頭；所述制備方法包括以下步驟：(1)通過熱壓燒結工藝制備得到底部邊緣具有向外延伸的突出部的金剛石刀頭；(2)將鋁或鋁合金熔融澆注在放置有金剛石刀頭的模具中，并使得所述金剛石刀頭的突出部包埋在所述鋁或鋁合金基體內。其中，所述鋁合金的組合以質量百分比計含有：0.45～0.90wt％的Mg，0.20～0.60wt％的Si，0～0.35wt％的Fe，0～0.10wt％的Cu，0～0.10wt％的Mn，0～0.05wt％的Cr，0～0.10wt％的Zn，0～0.10wt％的Ti，余量為不可避免的雜質和鋁，并且所述不可避免的雜質含量不高于0.15wt％。其中，所述金剛石刀頭由金屬結合劑和金剛石在真空條件下熱壓燒結而成。其中，熱壓燒結的溫度為750～900℃，壓力為200～300kgf/cm2。其中，所述金剛石刀頭中金剛石的濃度為20～50％。其中，所述金屬結合劑由30～50wt％的CuSn合金粉、40～50wt％的FeCoCu合金粉、和15～30wt％的Co粉組成。其中，所述CuSn合金粉優選通過水霧法制備得到，其制備方法包括以下步驟：(1)將含6.0～7.0wt％的Sn，余量為Cu的金屬粉末原料混合并加熱至1000～1050℃熔化形成合金液，利用壓力為40～50MPa的霧化水對所述合金液進行冷卻粉碎處理，形成合金粉末；(2)對所述合金粉末進行干燥和還原退火處理得到所述CuSn合金粉，其中還原退火氣氛采用氫氣退火，退火溫度為350-400℃，退火時間為20-30分鐘，還原退火后所述CuSn合金粉中氧含量＜2500ppm。其中，所述FeCoCu合金粉中，以其重量計含有以下組分：8～10wt％的Fe、18～22wt％的Co，和余量的Cu組成；并且上述組分在球磨機中進行機械合金化處理120～200小時得到。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術的輕質高效金剛石磨輪可以一次性將金剛石澆鑄于基體材料中，省略了后續表面噴砂，焊斑清洗諸多程序；而且所述金剛石磨輪不需要焊接，可省去銀焊片費用，降低成本20％以上，具有制作成本低，操作靈活的優點，特別適用于石材加工，混凝土路面的打磨。附圖說明圖1為本專利技術的輕質高效金剛石磨輪的俯視示意圖。圖2為本專利技術的輕質高效金剛石磨輪的半剖示意圖。具體實施方式如圖1-2所述，本實施例的輕質高效金剛石磨輪，包括鋁基體10和金剛石刀頭20。所述鋁基體10包括磨削安裝面12，位于磨削安裝面下部的裝配部14，而所述裝配部14的中心設置有中心孔16。所述金剛石刀頭20的底部邊緣具有向外的延伸突出部22；所述金剛石刀頭20安裝在所述磨削安裝面12上，并且所述延伸突出部22包埋在所述磨削安裝面12內。本專利技術所述的輕質高效金剛石磨輪的制備方法如下：1、混料：將CuSn合金粉、FeCoCu合金粉、Co粉，和金剛石按配比分別稱量倒入混料機中混4個小時，保證混合均勻無色差；其中，金剛石采用強度25～35公斤，粒度為35/40，和/或45/50的規格，濃度為20-50％。2、刀頭燒結：選取所需石墨模具放入燒結鐵模框中，將石墨模具按要求組裝好后，外側添加擋板，用扳手將模具擰緊，用精度為0.1g的天平，將混勻金屬粉料按計算重量稱取后裝入石黑模具中，加上壓頭，用扳手擰緊，將組裝好的石墨模具放入功率為80kw熱壓機中燒結，保溫3分鐘，自然冷卻，取出刀頭，用砂輪打磨去刀頭表面氧化皮。3、澆鑄成型：根據圖紙要求設計開發所需鋁澆鑄模，將處理好刀頭依次擺放于模具中，將溶化的鋁或合金鋁澆鑄于模具中，自然冷卻，取出磨輪毛坯，根據圖紙要求進行車加工。4、磨輪開刃：將車加工后磨輪固定于自制開刃機中，使用60#砂輪開刃使金剛石充分暴露，檢驗后包裝入庫。其中，在本專利技術的實施例中，所述CuSn合金粉通過水霧法制備得到，其制備方法包括以下步驟：(1)將含6.8wt％的Sn，余量為Cu的金屬粉末原料混合并加熱至1020～1050℃熔化形成合金液，利用壓力為45～50MPa的霧化水對所述合金液進行冷卻粉碎處理，形成合金粉末；(2)對所述合金粉末進行干燥和還原退火處理得到所述CuSn合金粉，其中還原退火氣氛采用氫氣退火，退火溫度為400℃，退火時間為20分鐘，還原退火后所述CuSn合金粉中氧含量＜2500ppm。其中，在本專利技術的實施例中，所述FeCoCu合金粉中，以其重量計含有以下組分：10wt％的Fe、18wt％的Co，和余量的Cu組成；并且上述組分在球磨機中進行機械合金化處理180小時得到。實施例1本實施例涉及一種Φ125輕質高效金剛石磨輪，其通過以下工藝制備得到：(1)準備混合粉：按如下重量百分比選取金屬粉末：CuSn合金粉35wt％，FeCoCu合金粉40wt％，Co粉25wt％；金剛石強度30公斤，粒度為35/40，濃度為25％，配比后依此倒入混料機中混4個小時；(2)刀頭燒結：選取刀頭石墨模具，組裝后放入鐵質燒結模框內，外側加石墨擋板，用扳手擰緊，用精度為0.1克天平稱取混合粉料21.8克，倒入石墨模具中，加石墨壓頭后用扳手將模具擰緊，將組裝好石墨模具放入功率80KW熱壓燒結機中，加熱至800℃，壓力250Kg/cm2，保溫3分鐘后自然冷卻至常溫，取出刀頭用砂輪打磨去刀頭表面氧化皮；(3)澆鑄成型：將Φ125mm磨輪刀頭放入鋁澆鑄模框中，將熔化的鋁液倒入鋁模框中，自然冷卻后取出磨輪毛坯，根據圖紙要求車加工至要求尺寸；(4)磨輪開刃：將加工后磨輪安裝于砂輪開刃機中，使用60#棕剛玉砂輪開刃，使金剛石充分暴露，檢驗合格后包裝入庫。實施例2本實施例涉及一種Φ115輕質高效金剛石磨輪，其通過以下工藝制備得到：(1)準備混合粉：按如下重量百分比選取金屬粉末：CuSn合金粉40wt％，FeCoCu合金粉45wt％，Co粉15wt％；金剛石強度35公斤，粒度為35/40，濃度為25％，配比后依此倒入混料機中混4個小時；(2)刀頭燒結：選取刀頭石墨模具，組裝后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法，其特征在于：包括鋁或鋁合金基體，和安裝在所述鋁合金基體上的金剛石刀頭；所述制備方法包括以下步驟：(1)通過熱壓燒結工藝制備得到底部邊緣具有向外延伸的突出部的金剛石刀頭；(2)將鋁或鋁合金熔融澆注在放置有金剛石刀頭的模具中，并使得所述金剛石刀頭的突出部包埋在所述鋁或鋁合金基體內。

【技術特征摘要】
1.一種輕質高效金剛石磨輪的制備方法，其特征在于：包括鋁或鋁合金基體，和安裝在所述鋁合金基體上的金剛石刀頭；所述制備方法包括以下步驟：(1)通過熱壓燒結工藝制備得到底部邊緣具有向外延伸的突出部的金剛石刀頭；(2)將鋁或鋁合金熔融澆注在放置有金剛石刀頭的模具中，并使得所述金剛石刀頭的突出部包埋在所述鋁或鋁合金基體內；所述金剛石刀頭由金屬結合劑和金剛石在真空且溫度為750～900℃、壓力為200～300kgf/cm2的條件下熱壓燒結而成；所述金屬結合劑由30～50wt％的CuSn合金粉、40～50wt％的FeCoCu合金粉、和15～30wt％的Co粉組成；所述CuSn合金粉通過水霧法制備得到，其制備方法包括以下步驟：(1)將含6.0～7.0wt％的Sn，余量為Cu的金屬粉末原料混合并加熱至1000～1050℃熔化形成合金液，利用壓力為40～50MPa的霧化水對所述合金液進行冷卻粉碎處理，形成合金粉末；(2)對所述合金粉末進行干燥和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邱瑜銘，董先龍，
申請(專利權)人：江蘇鋒泰工具有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32