一种混合式超硬珩磨油石的制备方法技术

本发明专利技术涉及超硬珩磨技术领域，特指一种混合式超硬珩磨油石的制备方法。其特征在于使用一种经表面镀钨金属化处理的金刚石和立方氮化硼(CBN)作为磨料制备珩磨油石，其步骤为先将金刚石和CBN磨粒分别进行熔盐法和磁控溅射镀钨预处理，再将预处理过的磨粒与金属结合剂粉末按一定比例混合后球磨，然后将球磨好的混合粉体置于石墨模具中在热压烧结，或置于钢模中压制成坯体，并在还原气氛中无压致密化烧结。本发明专利技术的制备的珩磨油石具有高强高硬，磨削效率高，自锐性强、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超硬珩磨
，特指一种混合式超硬珩磨油石的制备方法。特别是一种镀钨磨粒超硬珩磨油石的制备方法，其目的在于增强磨粒与金属粘接剂之间的界面结合和优化制备工艺以提高珩磨油石的磨削效率、自锐性、使用寿命和降低生产成本。
技术介绍
超硬珩磨是一种利用金刚石或/和CBN为磨粒的珩磨工具(如珩磨杆、盘、轮、盘等)对金属、陶瓷、玻璃、硬质合金工件内孔、外圆面、平面、特殊曲面等表面进行光整和精整的加工方法。超硬珩磨工具广泛应用于工程与矿山机械、能源化工、电子电器、航空航天、车辆船舶等行业，高性能的超硬珩磨工具具有高效率、高精度、长寿命、自锐性强、不堵塞、无需修整等优点。超硬珩磨工具的研制涉及材料配方组成(如金属结合剂配方、磨粒含量、组成及粒度级配等)、成型、烧结、以及珩磨刀套与金属件的焊接工艺、珩磨工具的外部结构设计等诸多方面。现有超硬珩磨油石，长时间工作的情况下会发生失效，失效的原因在于其结合剂中的金刚石或CBN失去磨削作用，而造成这种情况的原因有两种：(1)金刚石或CBN与金属结合剂之间的结合力不够，使得磨削过程中磨粒脱落；(2)金属结合剂的自锐性不够，表层磨粒脱落之后，底层的磨粒无法快速的暴露出来，油石失去磨削性能。针对这两个原因，一方面需要对磨粒进行金属化预处理，同时还要选用合适的珩磨油石金属基体。根据资料检索，关于金刚石的表面金属化改性，为了改善金刚石与金属材料的界面结合性能，一些科技工作者对金刚石表面镀覆一层金属，如中国专利ZL201110160262.0“一种珩磨砂条”对金刚石磨粒进行镀Ni预处理；中国专利ZL201310322141.0“一种金刚石表面镀钨的方法”和文献“汤小文,刘清友.金刚石的盐浴镀钨,西南石油学院学报,1998,20(4):63-65.”采用钨粉为钨源利用盐浴法在真空炉或电阻炉中对金刚石表面镀钨，与本申请相比，由于反应过程中钨原子的洁净度差,使得其镀钨前处理过程更复杂，钨源成本也更高，且未进一步和镀钨CBN磨粒与金属结合剂进行烧结制备超硬珩磨油石；如中国专利201510115052.8“一种新型高导热铜基复合材料制备方法”和文献“李宾华,张迎九.金刚石表面扩散镀钨的研究,金刚石与磨料磨具工程,2015,35(1):17-20”为采用W或WO3粉与金刚石直接混合在管式炉中加热扩散镀钨；如中国专利ZL200610156074.X“金刚石、立方氮化硼颗粒表面镀钨、铬、钼的方法及设备”和NeubauerE,KladlerG,Eisenmenger-SittnerC，etal,InterfaceDesigninCopper-DiamondcompositebyusingPVDandCVDcoateddiamonds.AdvancedMaterialsResearch,2009,59:214-219”为采用化学或物理气相沉积工艺在金刚石或CBN磨粒表面形成镀钨层；如文献“王艳辉，王明智，关长斌,镀W金刚石与金属结合剂界面成分、结构及结合性能,人工晶体学报,1993,22(1):68-72”为采用磁控溅射方法镀钨；如中国专利201510643288.9“一种应用于石材切割刀具的新型金刚石镀覆工艺”为采用水热合成工艺在金刚石颗粒形成含镀钨层，如文献“TanZQ,LiZJ,FanGL,etal,Enhancedthermalconductivityindiamond/aluminumcompositeswithatungsteninterfacenanolayer.Materials&Design,2013,47:160-166.”和文献“程少辉，金刚石表面金属化处理,2014，郑州大学硕士学位论文”采用溶胶凝胶法在金刚石颗粒表面形成镀钨层。根据资料检索，与金刚石很相似，CBN性质稳定，与金属材料的界面结合性能也差。关于CBN磨粒的表面金属化改性，通常都是采用采用磁控溅射设备蒸发镀Ti、Mo、W、Cr及合金等，如文献“王艳辉，王明智，院兴国，真空微蒸发镀Ti、Mo、W、Cr及合金的金刚石、CBN磨料及制品性能检测，金刚石与磨料磨具工程，1995,5(89)：21-24”，也有采用高温高压合成工艺实现立方氮化硼颗粒表面镀氮化钛，如中国专利ZL201310536406.7(一种立方氮化硼颗粒表面镀氮化钛的方法)，或采用电镀或化学镀Ni。根据资料检索，关于混合式超硬珩磨油石，现有的混合式超硬珩磨油石几乎全部直接采用未经预金属化处理的金刚石和CBN磨粒与金属结合剂粉末混合热压烧结，如中国专利201410666702.3“一种混合式超硬磨料珩磨油石”、中国专利201110445617.0“一种珩磨条及其制备和应用”、ZL201110090790.3“一种珩磨条及其制造方法”和文献“陈锋，刘明耀，方向前，方莉俐,摩托车发动机气缸及连杆珩磨加工用超硬材料珩磨油石的研制,金刚石与磨料磨具工程,1998,6(108):7-9”等。以上关于珩磨工具的制备方法，目前存在镀Ti或镀Ni金刚石或CBN磨粒应用于珩磨油石，而鲜见将镀钨金刚石或CBN磨粒应用于珩磨油石，更未见镀钨金刚石和CBN磨粒用来制备混合式超硬珩磨油石。实际上，金刚石或CBN磨粒镀钨与镀Ti或镀Ni相比，由于Ti和镀Ni活性比W大，在烧结过程中，他们很容易进入珩磨油石的金属基体，如与金属结合剂中的Cu、Sn等金属形成脆性金属间化合物，另外镀Ni还会引起金刚石的石墨化，从而影响珩磨油石珩磨性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种预镀钨金刚石和CBN磨粒与铜基金属结合剂混合热压或在还原气氛中无压烧结制备一种混合式超硬珩磨油石的方法。制备的珩磨油石具有高强高硬，磨削效率高，自锐性强、使用寿命长等优点。为了实现上述目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的，一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，该方法由如下步骤组成：(1)分别利用熔盐和磁控溅射法将金刚石和CBN磨粒进行镀钨预处理。(2)将配好的金属结合剂粉末和镀钨预处理好的两种磨粒按一定比例混合得到混合料，加无水乙醇球磨，并干燥，研磨。(3)将球磨好的混合粉末置于热压模具中直接热压烧结，或置于钢模中模压成型，再在还原气氛无压致密化烧结得到所述混合式超硬珩磨油石。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的金刚石磨粒的熔盐法镀钨处理，其钨源包括钨酸铵、仲钨酸铵、偏钨酸铵或三氧化钨中的一种或几种，其中使用的盐组成为氯化钠、氯化钾、氯化钡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，其特征在于按照如下步骤进行：(1)分别利用熔盐和磁控溅射法将金刚石和CBN磨粒进行镀钨预处理；(2)将配好的金属结合剂粉末和镀钨预处理好的两种磨粒按一定比例混合得到混合料，加无水乙醇球磨，并干燥，研磨；(3)将球磨好的混合粉末置于热压模具中直接热压烧结，或置于钢模中模压成型，再在还原气氛无压致密化烧结得到所述混合式超硬珩磨油石。

【技术特征摘要】
1.一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，其特征在于按照如下步骤进行：
(1)分别利用熔盐和磁控溅射法将金刚石和CBN磨粒进行镀钨预处理；
(2)将配好的金属结合剂粉末和镀钨预处理好的两种磨粒按一定比例混合
得到混合料，加无水乙醇球磨，并干燥，研磨；
(3)将球磨好的混合粉末置于热压模具中直接热压烧结，或置于钢模中模
压成型，再在还原气氛无压致密化烧结得到所述混合式超硬珩磨油石。
2.如权利要求1所述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，其特征在于
所述的利用熔盐将金刚石磨粒进行镀钨预处理的具体方法为：
(1)将金刚石、钨源(以钨原子摩尔数计算)、盐以10-20：1：10-20的摩尔
比混合，其中金刚石粒度为10-120μm，所使用钨源和盐颗粒或粉末均采用市售
产品，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨24-48h；
(2)将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在氩气气氛或真空下加
热到1000-1200℃，保温30-120min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮
沸以去除盐，即得到镀钨金刚石。
3.如权利要求2所述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，其特征在于
所述钨源包括钨酸铵、仲钨酸铵、偏钨酸铵或三氧化钨中的一种或几种，使用的
盐组成为氯化钠、氯化钾、氯化钡、碳酸钠、硫酸钠中的两种或三种。
4.如权利要求1所述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，其特征在于：
所述的CBN磨粒粒度为80-100μm，依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂武，方国祥，乔冠军，陶俊楠，周彰伟，邵海成，张相召，
申请(专利权)人：江苏耐尔特钻石有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32