[發明專利]基于硬質合金-金剛石膜顆粒為磨料的釬焊砂輪及制法

在審

• 申請號: 202010008098.0
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111168588A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 胡利平
• 申請（專利權）人: 四川涂展科技有限公司
• 主分類號: B24D5/00
• 分類號: B24D5/00;B24D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于硬質合金?金剛石膜顆粒為磨料的釬焊砂輪的制備方法，其包括如下步驟：1)在硬質合金基體的端面上制備金剛石膜，獲得磨料；其中，金剛石膜的厚度與硬質合金基體的厚度之比為1:10?30；2)將所述磨料安裝在加入有釬料的砂輪基體的安裝孔上，進行釬焊。本發明制備所得的砂輪避免了傳統的制造技術中金剛石顆粒沒有與金屬基體形成牢固的化學鍵結合造成金剛石磨料與金屬胎體之間的結合強度低的缺陷，同時可保證加工效率最佳的金剛石顆粒的安裝方向，其加工效率、使用壽命大大優于傳統的金剛石砂輪。

技術領域

本發明屬于砂輪的制備技術領域，具體涉及一種基于硬質合金-金剛石膜顆粒為磨料的釬焊砂輪的制備方法。

背景技術

目前，金剛石砂輪的主要結合方式包括：多層燒結砂輪、電鍍砂輪及釬焊砂輪三種：

(1)燒結金剛石砂輪。是最早期的砂輪類型，主要利用高溫燒結的方法進行金剛石砂輪的制造，結合劑多以青銅等金屬為主，具有成型便捷、可加工復雜零件等諸多優點，大量用于各種材料的磨加工。但是，隨著磨削技術的發展，其缺陷也逐漸暴露出來，主要有以下三個方面：

a、由于燒結是將工件整體進行高溫加工，故存在較大程度的基體變形，砂輪的磨削精度大大降低；

b、燒結金剛石砂輪原理上僅僅將金剛石磨粒鑲嵌在結合劑內，隨著磨削力逐漸增大，金剛石磨粒易發生整體脫落，最終導致砂輪失效[1]。故多層燒結金剛石砂輪在重負荷磨削過程中極易導致砂輪發生整體脫落現象，從而使得金剛石磨料的應用在磨削過程中得不到充分發揮。

c、燒結金剛石砂輪的磨料為金剛石顆粒，金剛石顆粒的硬度和耐磨損性能為各向異性，但金剛石顆粒在燒結砂輪中排布方向為隨機分布，因此不能發揮金剛石顆粒最佳的加工效能。

(2)電鍍金剛石砂輪。電鍍金剛石砂輪是用電化學方法制作的，是使用加工成形的金屬砂輪基體，經過前處理、上砂、電鍍等工序，電鍍過程中使金剛石顆粒包埋在鍍層金屬中，形成金剛石砂輪。

由于避免了整體高溫加工，因此不變形，成形精度高于燒結砂輪，無需修整。因此在高效磨削過程中國內外應用較為廣泛，例如美國GE公司采用電鍍砂輪加工合金鋼，美國Litton工業制造公司利用電鍍砂輪加工汽車配件[2]。

但隨著電鍍金剛石砂輪被廣泛應用，從而導致其弊端逐漸暴露。研究表明，電鍍砂輪上的金剛石磨料、鍍層合金及基體三者并沒有形成真正意義上的冶金結合，大量磨料是被釬料鑲嵌或者包埋在基體中。從而結合強度被大大削弱，磨粒把持粒度較小，在重負荷磨削過程中同樣容易隨著磨粒脫落而導致砂輪失效。同時，金剛石顆粒在電鍍金剛石的砂輪中排布方向也為隨機分布，同樣不能發揮金剛石顆粒最佳的加工效能。

因此，傳統的燒結和電鍍金剛石砂輪的金剛石磨料、釬料及砂輪基體之間形成的僅僅是機械式的鑲嵌和包埋，導致磨料、釬料和基體三者之間的結合強度較低，故燒結金剛石砂輪和電鍍金剛石砂輪在重負荷磨削過程中極易導致砂輪發生整體脫落現象，從而使得超硬磨料的應用在高效磨削過程中得不到充分發揮。

為了提高電鍍砂輪的結合強度，可將包埋深度增大，但隨著包埋深度的增大，超硬磨料的出露高度降低，從而導致磨削過程中的容屑空間減小。當磨屑不斷增多時，砂輪容易發生堵塞，磨削性能將下降，甚至出現磨削燒傷等缺陷。

為了使金剛石磨料、釬料合金及金屬砂輪基體三者之間的結合強度得到改進，一些國內外學者在金屬化磨粒表面[3]及添加一些活性元素在釬料中[4]等方面做出了初步探索，但在提高結合強度方面并沒有發生較大進展。因此，只有尋找一種能夠從根本上改變磨料、釬料和基體之間的結合強度的方法，才能夠充分發揮超硬磨料在高效磨削技術上的優勢。

(3)高溫真空釬焊金剛石砂輪