[發(fā)明專利]一種金剛石砂輪及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810748905.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN108818329B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王聰;范永剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): B24D3/06
• 分類號(hào): B24D3/06;B24D3/34;B24D18/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種金剛石砂輪及其制備方法，屬于超硬磨料領(lǐng)域；砂輪包括鋼芯、磨料圈，鋼芯和磨料圈通過樹脂結(jié)合劑樹脂膠粘結(jié)劑結(jié)合，磨料圈由金剛石磨料、金屬結(jié)合劑和輔助粘結(jié)劑制備而成；金屬結(jié)合劑含有Cu粉和Ti粉；磨料圈組成：金剛石磨料、金屬結(jié)合劑和孔隙；制備方法：1)將金剛石磨料、Cu粉和Ti粉混合均勻，制得混合料A；2)將輔助粘結(jié)劑與混合料A混合均勻，制得混合料B；3)將混合料B烘干；4)將烘干后的混合料B過篩；5)將過篩后的混合料B，冷壓成型；6)將磨料圈生坯，在惰性氣體氣氛下燒結(jié)后，制得磨料圈坯體；7)用樹脂膠粘結(jié)劑，將磨料圈坯體與鋼芯粘合，制得金剛石砂輪。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超硬磨料領(lǐng)域，具體涉及一種金剛石砂輪及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代機(jī)械加工朝著高精度、高速度、硬加工、干加工(無冷卻液)及降低成本等方向發(fā)展，對(duì)磨具性能提出了相當(dāng)高的要求。傳統(tǒng)的碳化硅和剛玉普通磨料模具已不能完全滿足當(dāng)前高速、高效、高精度的磨削要求，因此開發(fā)各種耐磨性能優(yōu)良，能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定加工的超硬磨削材料是必然的發(fā)展趨勢(shì)。目前常用的超硬磨削材料包括金剛石和立方氮化硼兩種磨料。金剛石是最硬的材料并且耐磨性極強(qiáng)，適用于高速磨削和超精密磨削。金剛石砂輪非常適用于研磨較硬、易碎、磨屑較短的材料如非鐵基金屬材料、碳化物、玻璃、陶瓷、石英制品以及半導(dǎo)體和芯片材料。金剛石超硬磨具(砂輪)的磨削效率、加工精度和耐磨性等性能是高速精密磨削加工中的關(guān)鍵問題。

在超硬磨具中用于固結(jié)磨粒的結(jié)合劑是影響超硬磨具性能的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的超硬磨具(砂輪)多采用樹脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑燒結(jié)和電鍍等工藝制造，存在的問題是單晶顆粒僅僅被機(jī)械包埋鑲嵌在結(jié)合劑與電鍍層中，與結(jié)合劑和電鍍層間作用力較弱。具體的來說，樹脂結(jié)合劑雖然比較容易加工修整，但是耐熱性差，結(jié)合強(qiáng)度低，磨料脫落嚴(yán)重，嚴(yán)重影響效率；陶瓷結(jié)合劑修整相對(duì)容易，使用溫度高，然而脆性大，抗沖擊韌性和疲勞性差，易發(fā)生脆裂，難以用于高速加工。金屬結(jié)合劑燒結(jié)雖然耐熱性強(qiáng)，但是通常結(jié)合劑與磨粒之間不能產(chǎn)生化學(xué)冶金結(jié)合，因而磨粒僅僅被機(jī)械包埋鑲嵌在結(jié)合劑中，把持力有限；金屬電鍍中磨粒也只是被機(jī)械地包埋。因此容易因磨料呈顆粒脫落和鍍層成片剝離而導(dǎo)致砂輪的整體失效，此種情況在比較難以加工的材料高效磨削時(shí)尤其明顯；另外，鍍層厚，磨料出露高度低，容屑空間小，磨削時(shí)很容易因切屑的粘附堵塞而失效。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種金剛石砂輪及其制備方法，該砂輪是一種在高速磨削過程中能承受較大載荷的金剛石砂輪，同時(shí)具有出色的抗沖擊性和良好的形狀保持性，其具體的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種金剛石砂輪，其包括鋼芯、磨料圈，鋼芯和磨料圈通過樹脂結(jié)合劑樹脂膠粘結(jié)劑結(jié)合，其中，磨料圈按質(zhì)量百分比由以下組分制備而成：金剛石磨料：35～55％，金屬結(jié)合劑：40～60％，輔助粘結(jié)劑：5～30％，金剛石磨料、金屬結(jié)合劑與輔助粘結(jié)劑質(zhì)量百分比之和為100％；所述的金屬結(jié)合劑含有成分的質(zhì)量百分比為：Cu粉：40～70％，Ti粉：35～55％，Cu粉和Ti粉質(zhì)量百分比之和為100％；磨料圈組成按體積百分比為：金剛石磨料10～55％，金屬結(jié)合劑10～47％，孔隙20～45％，金剛石磨料、金屬結(jié)合劑和孔隙的體積百分比之和為100％。

所述的Cu粉和Ti粉的粒徑范圍均為20～400μm。

所述的輔助粘結(jié)劑為丙烯酸乳液。

本發(fā)明的一種金剛石砂輪的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，混料：

按一種金剛石砂輪的成分配比，將金剛石磨料、Cu粉和Ti粉混合均勻，制得混合料A；

步驟2，混料：

按一種金剛石砂輪的成分配比，將輔助粘結(jié)劑與混合料A混合均勻，制得混合料B；

步驟3，烘干：