[發(fā)明專利]一種金剛石砂輪工作層材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310022440.2
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103128675A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周攀科
• 申請（專利權(quán)）人: 銻瑪(蘇州)精密工具有限公司
• 主分類號: B24D3/00
• 分類號: B24D3/00;B24D18/00;C22C26/00;C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種用于硬質(zhì)合金刀片加工的金剛石砂輪工作層(即金剛石層)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

當前，普遍使用的金剛石砂輪的工作層一般都是以金剛石磨料為原料，以樹脂、金屬或者陶瓷為結(jié)合劑制備的，將此工作層固結(jié)在中央有通孔的圓形基體上從而制備出最終的金剛石砂輪。

采用樹脂結(jié)合劑制備的金剛石砂輪存在結(jié)合劑本身強度低、對金剛石把持力不夠而導(dǎo)致金剛石顆粒易脫落等缺點，同時還存在由于樹脂本身的彈性使得被加工體的尺寸一致性差，加工時噪音大的問題。采用金屬結(jié)合劑制備的金剛石砂輪開刃及修整困難，加工效率低。采用陶瓷結(jié)合劑制備的金剛石砂輪雖然解決了上述缺點，但是，目前普遍采用的陶瓷結(jié)合劑如硼硅氧化物玻璃等，本身存在熔點較低、熱硬性不穩(wěn)定的缺點，由此帶來金剛石砂輪加工強度受限、加工效率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種金剛石砂輪工作層材料及其制備方法，以解決當前陶瓷基金剛石砂輪的熱硬性差、加工強度受限以及加工效率較低等缺點。

本發(fā)明的金剛石砂輪工作層材料由Ni4W金屬間化合物、金屬鋁、金剛石構(gòu)成，所述Ni4W金屬間化合物占總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為65％～75％，金屬鋁占總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為15％～20％、金剛石占總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為10％～15％；其中所述金屬鋁與Ni4W金屬間化合物互擴散形成Al-W-Ni脆性相組分。

上述的金剛石砂輪工作層材料的制備方法包括如下步驟：

A：采用粒度均在-300目至+400目范圍的Ni4W金屬間化合物粉、鋁粉，以及粒度為-200目至+300目的金剛石粉為原料，其中各組分占總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為：Ni4W金屬間化合物粉：65％～75％，鋁粉：15％～20％，金剛石粉：10％～15％；

B：將上述Ni4W金屬間化合物粉、鋁粉、金剛石粉混合均勻；

C：將上述混合后的材料進行壓制成型；

D：采用熱壓方式進行材料合成，燒結(jié)溫度為680～730℃，保溫時間為1～5小時，氣氛為惰性氣體保護，熱壓壓力為30～60MPa，控制升溫速率為10～15℃/min，控制降溫速率為15～30℃/min。

進一步地，所述B步驟中，采用V型混料機將上述Ni4W金屬間化合物粉、鋁粉、金剛石粉進行混合，球料比為1∶1～5∶1，轉(zhuǎn)速為60～75rpm，采用惰性氣體作保護氣氛，球磨介質(zhì)為酒精。

進一步地，所述C步驟中是采用冷等靜壓或液壓機等方式進行粉末成形的，成形壓力為100-200MPa。

本發(fā)明采用Ni4W金屬間化合物作為金剛石砂輪工作層結(jié)合劑的主要成分，該金屬間化合物材料具有體心正方點陣有序結(jié)構(gòu)，其熱穩(wěn)定溫度高達970℃，具有高強度和高硬度的特點，在金剛石砂輪使用條件下具有優(yōu)異的熱硬性，可以解決當前陶瓷基金剛石砂輪熱硬性差、加工強度受限以及使用壽命較低等難題。在金剛石砂輪工作層中引入金屬鋁，在燒結(jié)過程中，金屬鋁可以與Ni4W化合物互擴散形成Al-W-Ni脆性相組分，降低燒結(jié)溫度，提高工作層強度，降低合成能耗。

具體實施方式

下面通過對實施實例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。

實施例1：

本實施例的金剛石砂輪工作層材料由Ni4W金屬間化合物、金屬鋁、金剛石構(gòu)成，其中Ni4W金屬間化合物作為金剛石砂輪工作層結(jié)合劑的主要成分，其質(zhì)量百分比占65％；金屬鋁作為金剛石砂輪工作層燒結(jié)促進劑，其質(zhì)量百分比占20％；金剛石作為金剛石砂輪工作層的磨料，其質(zhì)量百分比占15％。

該金剛石砂輪工作層材料的制作方法包括如下步驟：

A：采用粒度均在-300目至+400目范圍的Ni4W金屬間化合物粉、金屬鋁粉，以及粒度為-200目至+300目的金剛石粉為原料，其各組分的質(zhì)量百分比為：Ni4W金屬間化合物粉65％，金屬鋁粉20％，金剛石粉15％；

B：采用V型混料機將上述材料均勻混合，其中球料比為2∶1，轉(zhuǎn)速為75rpm，采用氮氣作保護氣氛，球磨介質(zhì)為酒精；

C：采用冷等靜壓進行粉末成型，成形壓力為100MPa；

D：采用熱壓方式進行材料合成，燒結(jié)溫度為690℃，保溫時間為4小時，氣氛為惰性氣體保護，熱壓壓力為60MPa，控制升溫速率為15℃/min，控制降溫速率為30℃/min。