[發明專利]一種天然生漆陶瓷復合金剛石工具及其制備方法

有效

• 申請號: 202111329532.6
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN114102451B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陸靜;黃景鑾
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B24D3/14
• 分類號: B24D3/14;B24D3/34;B24D18/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種天然生漆陶瓷復合金剛石工具及其制備方法，由粒徑為10?50μm的金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆配制成的漿料經漿料直寫成型方法制成，金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆的質量比為7.5?10∶50?55∶35?75。

技術領域

本發明屬于磨具材料技術領域，具體涉及一種天然生漆陶瓷復合金剛石工具及其制備方法。

背景技術

隨著超精密磨削技術的發展，對砂輪的加工效率、加工質量提出了更高的要求。多孔結構的陶瓷結合劑金剛石砂輪在使用過程中具有自銳性好、排屑空間大、磨削力小等優勢，在磨削半導體襯底、硬質合金、新型陶瓷等硬度高、脆性大、精度要求高的材料具有明顯優勢。現有技術中，金剛石工具主要采用熱壓成型的方式制備，而傳統熱壓成型的方法利用干法混合容易團聚，人工壓制簡單形狀無法滿足高質量磨削軌跡的要求，且產品一致性差，自動化程度低。

將3D打印技術應用于金剛石工具制備可以一次性成型復雜結構，提高產品質量和效率。目前用于制備金剛石工具的打印技術SLM、SLS利用高能量激光燒結粉末，一層固化后再成型下一層。金剛石磨料在700℃以上就會出現石墨化的現象，且逐層燒結容易導致產品質量不均勻。此外，在運用3D打印技術進行金剛石工具的制備時候，常用的額結合劑為樹脂結合劑和陶瓷結合劑。樹脂結合劑粘性和彈性好，但熱穩定性差；陶瓷結合劑強度高、自銳性好，但磨削過程中損耗量大。陶瓷結合劑金剛石砂輪需要經過高溫燒結，制備時間長，燒結后砂輪形狀和尺寸變化大，且高溫燒結會對金剛石微粉造成熱損傷，導致金剛石石墨化從而影響磨削質量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種天然生漆陶瓷復合金剛石工具。

本發明的另一目的在于提供上述天然生漆陶瓷復合金剛石工具的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種天然生漆陶瓷復合金剛石工具，由粒徑為10-50μm的金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆配制成的漿料經漿料直寫成型方法制成，金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆的質量比為7.5-10∶50-55∶35-75；

上述陶瓷結合劑由瓦灰、硅粉、氧化鋁、氧化鉀和氧化鈣以77-82∶8-11∶4-6∶5-8∶1-3的質量比組成。

在本發明的一個優選實施方案中，所述漿料由金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆以7.5-10∶51-53∶40-70的質量比組成。

進一步優選的，所述陶瓷結合劑由瓦灰、硅粉、氧化鋁、氧化鉀和氧化鈣以77-82∶10∶5∶7∶2的質量比組成。

更進一步優選的，所述陶瓷結合劑由瓦灰、硅粉、氧化鋁、氧化鉀和氧化鈣以82∶10∶5∶7∶2的質量比組成。

在本發明的一個優選實施方案中，所述漿料由金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆以10∶50-60∶53的質量比組成。

進一步優選的，所述漿料由金剛石微粉、陶瓷結合劑和天然生漆以10∶50∶53的質量比組成。

上述天然生漆陶瓷復合金剛石工具的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)將陶瓷結合劑和金剛石微粉充分混合，獲得混合粉末；

(2)將步驟(1)制得的混合粉末與天然生漆混合均勻，獲得漿料；

(3)將步驟(2)制得的漿料加入漿料直寫成型設備的針筒中，通過逐層疊加的方式打印成設計的形狀，獲得坯體；

(4)將步驟(3)制得的坯體在低溫下固化，即得所述天然生漆陶瓷復合金剛石工具。

在本發明的一個優選實施方案中，所述打印的工藝參數為：針頭打印速度10-15mm/s，噴嘴半徑為1.5-1.8mm，流量90-120％，溫度25-30℃。