一種自銳性金剛石砂輪及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種自銳性金剛石砂輪及其制備方法，該金剛石砂輪包括磨料塊，磨料塊原料包含金屬結(jié)合劑、MoS2、SG磨料、金剛石和添加劑；添加劑在磨料塊原料中所占的質(zhì)量百分比為1％～10％；添加劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成：Bi2O3?25％～35％、B2O325％～35％、ZnO?5％～10％、SiO2?5％～10％、Al2O3?5％～10％、CaF2?1％～5％、Na2CO3?1％～5％、Li2CO3?1％～5％、MgCO3?1％～5％。該金剛石砂輪自銳性高、強(qiáng)度高，組織細(xì)膩，在磨削過(guò)程中消耗均勻，使用過(guò)程中免修整且始終保持良好的磨削力，從根本上解決了金剛石砂輪修整時(shí)間長(zhǎng)、成本高的問(wèn)題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于超硬材料制品
，具體涉及一種自銳性金剛石砂輪，同時(shí)還涉及一種自銳性金剛石砂輪的制備方法。
技術(shù)介紹
砂輪的自銳性是指砂輪的磨粒磨鈍后，磨削力也隨之增大，致使磨粒破碎或脫落，重新露出鋒利的刃口。超硬材料制品砂輪在磨削過(guò)程中，砂輪的磨粒在摩擦、擠壓作用下，它的棱角逐漸磨圓變鈍，磨屑常常嵌塞在砂輪表面，使砂輪表面堵塞，最后使砂輪喪失磨削能力。這時(shí)，砂輪與工件之間會(huì)產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，并可能引起振動(dòng)和出現(xiàn)噪聲，使磨削效率下降，表面粗糙度變差。同時(shí)由于磨削力及磨削熱的增加，會(huì)引起工作變形和影響磨削精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使磨削表面出現(xiàn)燒傷和細(xì)小裂紋。此時(shí)，必須用修整器對(duì)砂輪進(jìn)行修整。砂輪的修整一般需要幾十分鐘甚至數(shù)小時(shí)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)效率；修整器價(jià)格昂貴，耗費(fèi)巨大的成本；在高精度磨削中，機(jī)床還需要加裝在線修整裝置，也大大提高了機(jī)床的設(shè)計(jì)難度和制造成本?，F(xiàn)有技術(shù)中，CN103831740A公開(kāi)了一種用于制備金剛石砂輪的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)合劑，由以下重量比的原料組成：663青銅粉60-80％、陶瓷粉20-40％，所述陶瓷粉由以下重量比的原料混合熔煉制得：二氧化硅45-60％、氧化硼20-30％、氧化鉀10-15％、氧化鎂5-10％、氧化鈣2-5％。將制備陶瓷粉的原料混合球磨后過(guò)篩制得混合粉末，再將混合粉末于1700℃熔煉3h，急冷得到微晶玻璃塊體，球磨破碎過(guò)325目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得陶瓷粉。將663青銅粉與陶瓷粉球磨后靜置得金屬陶瓷復(fù)合結(jié)合劑；將該復(fù)合結(jié)合劑與金剛石磨料球磨混合后加入造孔劑，得砂輪混合料；將砂輪混合料置于模具中冷壓制得坯體后再進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，得到復(fù)合結(jié)合劑砂輪。上述金剛石砂輪既保持了陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的鋒利性好、自銳性好的特性，又具有金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的剛性高、形狀保持性好的優(yōu)點(diǎn)；但是，其對(duì)于自銳性的提高僅限于使修整間隙提高25％-50％，還是無(wú)法解決砂輪修整時(shí)間長(zhǎng)，修整成本高的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種自銳性金剛石砂輪，使用過(guò)程中免修整，從根本上解決金剛石砂輪修整時(shí)間長(zhǎng)、修整成本高的問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)的第二個(gè)目的是提供一種自銳性金剛石砂輪的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種自銳性金剛石砂輪，包括磨料塊，所述磨料塊的原料包含金屬結(jié)合劑、MoS2、SG磨料、金剛石和添加劑；所述添加劑在磨料塊的原料中所占的質(zhì)量百分含量為1％～10％；所述添加劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O3 25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO31％～5％、MgCO3 1％～5％。所述添加劑是由上述原料經(jīng)高溫熔煉快速急冷方法制成的。所述添加劑為預(yù)制。添加劑的粒度D90<200nm。優(yōu)選的，所述添加劑是由包括以下步驟的方法制備的：1)取配方量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3混合，升溫至1200～1400℃并保溫1～3h，得混合物；2)將步驟1)所得混合物降溫至850～950℃，加入配方量的CaF2混合，保溫1～2h，得燒結(jié)物；3)將步驟2)所得燒結(jié)物急冷，后粉碎至粒度D90<200nm，即得。步驟1)中，所述升溫的速率為10℃/min。將混合后的原料放入石英坩堝中，置于高溫電阻爐中進(jìn)行加熱。步驟2)中，所述降溫的速率為5℃/min。步驟3)中，所述急冷是指將所得燒結(jié)物置于水中急冷，得塊狀物料。所述的水優(yōu)選室溫的水。所述粉碎是指將所得塊狀物料與乙醇混合進(jìn)行球磨。將塊狀物料連同乙醇裝入球磨罐中在高能球磨機(jī)上球磨；球磨至所得粉料的粒度D90<200nm；優(yōu)選的，球磨的時(shí)間為40～60h。所述金屬結(jié)合劑由以下重量份數(shù)的組分組成：Cu 25～45份、Sn 5～20份、Co 20～35份、Al 3～10份、Fe 1～5份、Cr 1～3份、Ti 1～3份。上述金屬組分均為金屬粉。所述金屬結(jié)合劑在磨料塊的原料中所占的質(zhì)量百分含量為66％～91％。所述磨料塊的原料中，SG磨料與金剛石的質(zhì)量比為(2～6):(5～15)。所述SG磨料與金剛石在磨料塊的原料中所占的質(zhì)量百分含量為7％～21％。其中，所述SG磨料是一種由圣戈班公司開(kāi)發(fā)的經(jīng)特殊引晶凝膠系統(tǒng)燒結(jié)而成的氧化鋁磨料。MoS2在磨料塊原料中所占質(zhì)量百分含量為1％～3％。優(yōu)選的，所述的自銳性金剛石砂輪中，所述磨料塊由以下質(zhì)量百分比的原料制成：Cu25％～45％、Sn 5％～20％、Co 20％～35％、Al 3％～10％、Fe 1％～5％、Cr 1％～3％、Ti 1％～3％、MoS2 1％～3％、SG磨料2％～6％、金剛石5％～15％、添加劑1％～10％。所述的自銳性金剛石砂輪，還包括砂輪基體，所述磨料塊粘接在砂輪基體上。本專(zhuān)利技術(shù)的自銳性金剛石砂輪，可以是磨料塊本身形成的砂輪塊，也可以是將磨料塊與砂輪基體復(fù)合形成的復(fù)合砂輪。一種上述的自銳性金剛石砂輪的制備方法，包括下列步驟：a)取金屬結(jié)合劑、MoS2粉、SG磨料、金剛石和添加劑混合，得混合料；b)將步驟a)所得混合料置于模具中壓制，得坯料；c)將步驟b)所得坯料置于模具中，升溫至580～620℃并保溫4～10min進(jìn)行燒結(jié)，后急冷，即得所述磨料塊。步驟a)中，所述混合是將原料置于三維混料機(jī)中進(jìn)行混料；混料的時(shí)間為2～4h。步驟b)中，所述壓制的壓力為150～200MPa。壓制所用的模具優(yōu)選鋼制模具；壓制所用的設(shè)備優(yōu)選油壓機(jī)。步驟c)中，所述升溫是指先以100℃/min的升溫速率升溫至350～450℃并保溫1～3min后，再以50℃/min的升溫速率升溫至580～620℃。先升溫至350～450℃并保溫的作用是促使低熔點(diǎn)的Sn完全熔化以進(jìn)行合金化反應(yīng)。步驟c)中，燒結(jié)所用的模具優(yōu)選石墨模具；燒結(jié)所用的設(shè)備優(yōu)選熱壓燒結(jié)機(jī)。燒結(jié)過(guò)程可在空氣氣氛下進(jìn)行。在580～620℃保溫完畢后，將模具置于水中急冷。所述水優(yōu)選室溫的水。所述的自銳性金剛石砂輪的制備方法，還包括將所得磨料塊粘接在砂輪基體上，即得自銳性金剛石砂輪。本專(zhuān)利技術(shù)的自銳性金剛石砂輪，磨料塊的原料包括金屬結(jié)合劑、MoS2粉、SG磨料、金剛石和添加劑，所述添加劑由一定量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3與CaF2制成；該添加劑具有微晶結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度大于200MPa，與金屬結(jié)合劑的強(qiáng)度差距較??；該添加劑的耐火度低于500℃，遠(yuǎn)低于金屬結(jié)合劑超硬材料制品的燒結(jié)溫度，在燒結(jié)時(shí)處于熔融狀態(tài)，燒結(jié)后在骨架顆粒間呈放射狀分布，分散均勻、組織細(xì)膩。本專(zhuān)利技術(shù)的自銳性金剛石砂輪中，所用添加劑的線膨脹系數(shù)與金剛石匹配較好，在砂輪中呈均勻的亞微米級(jí)彌散放射分布，對(duì)砂輪整體強(qiáng)度影響較小，能顯著提高金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的自銳性和使用壽命；MoS2粉化學(xué)性能穩(wěn)定，和金屬間附著力很強(qiáng)，具有潤(rùn)滑作用，在粉料中還起到防氧化作用；SG磨料在砂輪中起占位和輔助磨削作用，避免砂輪堵塞，同時(shí)可提高金剛石砂輪的形狀保持性，避免砂輪形狀精度喪失。本專(zhuān)利技術(shù)的自銳性金剛石砂輪，磨料塊采用金屬結(jié)合劑、SG磨料、金剛石和上述添加劑為原料本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自銳性金剛石砂輪，其特征在于：包括磨料塊，所述磨料塊的原料包含金屬結(jié)合劑、MoS2、SG磨料、金剛石和添加劑；所述添加劑在磨料塊的原料中所占的質(zhì)量百分含量為1％～10％；所述添加劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成：Bi2O3?25％～35％、B2O3?25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2?5％～10％、Al2O3?5％～10％、CaF2?1％～5％、Na2CO3?1％～5％、Li2CO3?1％～5％、MgCO3?1％～5％。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自銳性金剛石砂輪，其特征在于：包括磨料塊，所述磨料塊的原料包含金屬結(jié)合劑、MoS2、SG磨料、金剛石和添加劑；所述添加劑在磨料塊的原料中所占的質(zhì)量百分含量為1％～10％；所述添加劑由以下質(zhì)量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O3 25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO31％～5％、MgCO3 1％～5％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自銳性金剛石砂輪，其特征在于：所述添加劑是由包括以下步驟的方法制備的：1)取配方量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3混合，升溫至1200～1400℃并保溫1～3h，得混合物；2)將步驟1)所得混合物降溫至850～950℃，加入配方量的CaF2混合，保溫1～2h，得燒結(jié)物；3)將步驟2)所得燒結(jié)物急冷，后粉碎至粒度D90<200nm，即得。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自銳性金剛石砂輪，其特征在于：所述金屬結(jié)合劑由以下重量份數(shù)的組分組成：Cu 25～45份、Sn 5～20份、Co 20～35份、Al 3～10份、Fe 1～5份、Cr 1～3份、Ti 1～3份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自銳性金剛石砂輪，其特征在于：所述磨料塊的原料中，SG磨料與金剛石的質(zhì)量比為(2～6):(...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓欣，?？P，閆寧，邢波，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：河南;41