[發明專利]氣霧化快凝磁性磨料制備方法

無效

• 申請號: 201010206408.6
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101899282A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 趙玉剛;張桂香;趙增典
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;B01F3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種氣霧化快凝磁性磨料制備方法，屬于機械零件精密光整加工范圍的磁力研磨用磁性磨料制備技術領域。

背景技術

產品表面質量越來越受到重視，磁力研磨光整加工是改善產品表面質量很有效的技術手段。該方法在技術上存在諸多優點：柔性、自適應性、自銳性、可控性、溫升小和無須進行工具磨損補償、無須修形等特點；同時還避免了對磨具頭部結構的復雜要求，能夠實現復雜曲面的研磨光整加工和解決自動化問題；并能降低零件的制造成本，因而在國際上引起了廣泛的關注和研究。磁性磨料作為磁力研磨光整加工的磨具，在該種加工方法中起著關鍵性的作用。磁性磨料的研磨性能和使用壽命與它的制備技術密切相關，因而磁性磨料的制備技術成為磁力研磨光整加工技術發展的核心問題。

國內外研究人員在磁性磨料制備方面開發了多種制備方法，主要有粘結法、燒結法(常壓燒結法、熱壓燒結方法、激光燒結法)、等離子粉末熔融法、機械混合法等。

粘結法制備磁性磨料是將一定比例、混合均勻的鐵磁性粉末和磨料粉末用粘結劑粘結在一起，然后固化、機械粉碎、篩選，制成不同粒度的磁性磨料粉末。該方法工藝簡單，容易實現，成本較低；但組織疏松，結合差，密度低，熱穩定性差，磨粒相容易脫落，壽命短，且在加工區域當溫度較高時，粘結的磁性磨料使加工的零件表面成暗黑色，容易污染損毀原有加工表面。

燒結法制備磁性磨料是將預先處理好的按一定比例配合的鐵磁性粉末和磨料粉末混合均勻后壓制成具有較高密度的壓坯，在一定氣氛保護下，加熱、燒結，使硬質磨料結合于導磁的鐵基體內，達到所需要的機械強度后，將燒結的坯塊進行機械粉碎、篩選制得。由于該方法制備磁性磨料都需要機械粉碎，在此過程中有相當部分的磨粒相與鐵磁相分離，導致鐵磁相與磨粒相結合強度降低，耐用度下降；另一方面，因機械破碎作用，使制備的磁性磨料的顆粒形狀都不規則，導致研磨過程中的零件表面研磨深度不一致，限制了加工零件表面質量的改善和提高，也限制了該種磁性磨料的應用范圍，并且燒結后堅硬的坯塊機械粉碎過程相當困難，制造成本高，難以批量生產。

等離子粉末熔融法制備磁性磨料需要等離子發生器、抽真空系統、粉末混合裝置等復雜的設備，制備工藝非常復雜，產量低(每小時只能生產幾十克)，成本很高，不適合批量生產。

機械混合法制備的磁性磨料是將鐵磁性粉末與磨料粉末混合均勻，加入研磨液后直接使用，因鐵磁相與磨粒相容易分離，只能適用于簡單的應用場合。

從研磨理論和磨擦學角度分析，理想的研磨磨料形狀應該是球形的，在其表層均勻的分布硬質磨料顆粒。而前述的粘結法和燒結法制備的磁性磨料，因存在諸多缺點和不足，難以滿足生產使用要求。為推動磁力研磨技術的發展，滿足不斷增長的對產品表面質量要求越來越高的需要，必須探索新的制備容易、成本低廉、生產效率高、研磨性能好的優質球形磁性磨料。

發明內容

本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷、制備容易、成本低廉、生產效率高、研磨性能好的氣霧化快凝磁性磨料制備方法。其技術方案為：

一種氣霧化快凝磁性磨料制備方法，其特征在于采用以下步驟：(1)對傳統的氣霧化快凝制粉設備進行改進，高壓氣流噴嘴采用陶瓷耐磨材料，在高壓氣流噴嘴前的氣路中增加一個硬質磨料粉末混入裝置，使得高壓氣流在噴出前混入硬質磨料粉末并均勻混合形成氣固兩相流；選用具有強軟磁性的金屬材料或金屬合金材料，作為磁性磨料的機體材料，加熱至熔融狀態；(2)打開高壓氣流開關，使氣固兩相高壓氣流自高壓氣流噴嘴噴出，操作電爐使熔融狀態的機體材料從金屬液流噴嘴噴出；在氣固兩相高壓氣流的作用下，熔融狀態的機體材料在從金屬液流噴嘴噴出后的瞬間，硬質磨料粉末被強行注入、混合，然后含有硬質磨料粉末的熔融狀態的機體材料被迅速霧化成微小液滴，經過快速冷卻形成顆粒狀的磁性磨料粉末。

其工作原理為：本發明在傳統金屬氣霧化制粉設備的基礎上，通過在氣路中增加混粉裝置，使高壓氣體在噴出前混入硬質磨料粉末，然后噴向自金屬液流噴嘴噴出的熔融狀態的金屬液流。金屬液流在噴出噴嘴后的瞬間，在混有硬質磨料粉末的高壓氣流的作用下，硬質磨料粉末被強行注入并混合，然后含有硬質磨料粉末的熔融金屬被迅速霧化成微小液滴，經過快速冷卻形成顆粒狀的磁性磨料。

本發明與現有技術相比，其優點是：

1、將氣霧化快凝原理應用到磁性磨料的制備，使得潤濕性能很差的熔融態金屬和硬質磨料能夠強制性地結合在一起，制備出結合強度非常高的磁性磨料，制備工藝簡單；