一种自锐性金刚石砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自锐性金刚石砂轮及其制备方法，该金刚石砂轮包括磨料块，磨料块原料包含金属结合剂、MoS2、SG磨料、金刚石和添加剂；添加剂在磨料块原料中所占的质量百分比为1％～10％；添加剂由以下质量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O325％～35％、ZnO 5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO3 1％～5％、MgCO3 1％～5％。该金刚石砂轮自锐性高、强度高，组织细腻，在磨削过程中消耗均匀，使用过程中免修整且始终保持良好的磨削力，从根本上解决了金刚石砂轮修整时间长、成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超硬材料制品
，具体涉及一种自锐性金刚石砂轮，同时还涉及一种自锐性金刚石砂轮的制备方法。
技术介绍
砂轮的自锐性是指砂轮的磨粒磨钝后，磨削力也随之增大，致使磨粒破碎或脱落，重新露出锋利的刃口。超硬材料制品砂轮在磨削过程中，砂轮的磨粒在摩擦、挤压作用下，它的棱角逐渐磨圆变钝，磨屑常常嵌塞在砂轮表面，使砂轮表面堵塞，最后使砂轮丧失磨削能力。这时，砂轮与工件之间会产生打滑现象，并可能引起振动和出现噪声，使磨削效率下降，表面粗糙度变差。同时由于磨削力及磨削热的增加，会引起工作变形和影响磨削精度，严重时还会使磨削表面出现烧伤和细小裂纹。此时，必须用修整器对砂轮进行修整。砂轮的修整一般需要几十分钟甚至数小时，严重影响了生产节拍，降低生产效率；修整器价格昂贵，耗费巨大的成本；在高精度磨削中，机床还需要加装在线修整装置，也大大提高了机床的设计难度和制造成本。现有技术中，CN103831740A公开了一种用于制备金刚石砂轮的金属陶瓷复合结合剂，由以下重量比的原料组成：663青铜粉60-80％、陶瓷粉20-40％，所述陶瓷粉由以下重量比的原料混合熔炼制得：二氧化硅45-60％、氧化硼20-30％、氧化钾10-15％、氧化镁5-10％、氧化钙2-5％。将制备陶瓷粉的原料混合球磨后过筛制得混合粉末，再将混合粉末于1700℃熔炼3h，急冷得到微晶玻璃块体，球磨破碎过325目标准筛，制得陶瓷粉。将663青铜粉与陶瓷粉球磨后静置得金属陶瓷复合结合剂；将该复合结合剂与金刚石磨料球磨混合后加入造孔剂，得砂轮混合料；将砂轮混合料置于模具中冷压制得坯体后再进行真空热压烧结，得到复合结合剂砂轮。上述金刚石砂轮既保持了陶瓷结合剂金刚石砂轮的锋利性好、自锐性好的特性，又具有金属结合剂金刚石砂轮的刚性高、形状保持性好的优点；但是，其对于自锐性的提高仅限于使修整间隙提高25％-50％，还是无法解决砂轮修整时间长，修整成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自锐性金刚石砂轮，使用过程中免修整，从根本上解决金刚石砂轮修整时间长、修整成本高的问题。本专利技术的第二个目的是提供一种自锐性金刚石砂轮的制备方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种自锐性金刚石砂轮，包括磨料块，所述磨料块的原料包含金属结合剂、MoS2、SG磨料、金刚石和添加剂；所述添加剂在磨料块的原料中所占的质量百分含量为1％～10％；所述添加剂由以下质量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O3 25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO31％～5％、MgCO3 1％～5％。所述添加剂是由上述原料经高温熔炼快速急冷方法制成的。所述添加剂为预制。添加剂的粒度D90<200nm。优选的，所述添加剂是由包括以下步骤的方法制备的：1)取配方量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3混合，升温至1200～1400℃并保温1～3h，得混合物；2)将步骤1)所得混合物降温至850～950℃，加入配方量的CaF2混合，保温1～2h，得烧结物；3)将步骤2)所得烧结物急冷，后粉碎至粒度D90<200nm，即得。步骤1)中，所述升温的速率为10℃/min。将混合后的原料放入石英坩埚中，置于高温电阻炉中进行加热。步骤2)中，所述降温的速率为5℃/min。步骤3)中，所述急冷是指将所得烧结物置于水中急冷，得块状物料。所述的水优选室温的水。所述粉碎是指将所得块状物料与乙醇混合进行球磨。将块状物料连同乙醇装入球磨罐中在高能球磨机上球磨；球磨至所得粉料的粒度D90<200nm；优选的，球磨的时间为40～60h。所述金属结合剂由以下重量份数的组分组成：Cu 25～45份、Sn 5～20份、Co 20～35份、Al 3～10份、Fe 1～5份、Cr 1～3份、Ti 1～3份。上述金属组分均为金属粉。所述金属结合剂在磨料块的原料中所占的质量百分含量为66％～91％。所述磨料块的原料中，SG磨料与金刚石的质量比为(2～6):(5～15)。所述SG磨料与金刚石在磨料块的原料中所占的质量百分含量为7％～21％。其中，所述SG磨料是一种由圣戈班公司开发的经特殊引晶凝胶系统烧结而成的氧化铝磨料。MoS2在磨料块原料中所占质量百分含量为1％～3％。优选的，所述的自锐性金刚石砂轮中，所述磨料块由以下质量百分比的原料制成：Cu25％～45％、Sn 5％～20％、Co 20％～35％、Al 3％～10％、Fe 1％～5％、Cr 1％～3％、Ti 1％～3％、MoS2 1％～3％、SG磨料2％～6％、金刚石5％～15％、添加剂1％～10％。所述的自锐性金刚石砂轮，还包括砂轮基体，所述磨料块粘接在砂轮基体上。本专利技术的自锐性金刚石砂轮，可以是磨料块本身形成的砂轮块，也可以是将磨料块与砂轮基体复合形成的复合砂轮。一种上述的自锐性金刚石砂轮的制备方法，包括下列步骤：a)取金属结合剂、MoS2粉、SG磨料、金刚石和添加剂混合，得混合料；b)将步骤a)所得混合料置于模具中压制，得坯料；c)将步骤b)所得坯料置于模具中，升温至580～620℃并保温4～10min进行烧结，后急冷，即得所述磨料块。步骤a)中，所述混合是将原料置于三维混料机中进行混料；混料的时间为2～4h。步骤b)中，所述压制的压力为150～200MPa。压制所用的模具优选钢制模具；压制所用的设备优选油压机。步骤c)中，所述升温是指先以100℃/min的升温速率升温至350～450℃并保温1～3min后，再以50℃/min的升温速率升温至580～620℃。先升温至350～450℃并保温的作用是促使低熔点的Sn完全熔化以进行合金化反应。步骤c)中，烧结所用的模具优选石墨模具；烧结所用的设备优选热压烧结机。烧结过程可在空气气氛下进行。在580～620℃保温完毕后，将模具置于水中急冷。所述水优选室温的水。所述的自锐性金刚石砂轮的制备方法，还包括将所得磨料块粘接在砂轮基体上，即得自锐性金刚石砂轮。本专利技术的自锐性金刚石砂轮，磨料块的原料包括金属结合剂、MoS2粉、SG磨料、金刚石和添加剂，所述添加剂由一定量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3与CaF2制成；该添加剂具有微晶结构，其强度大于200MPa，与金属结合剂的强度差距较小；该添加剂的耐火度低于500℃，远低于金属结合剂超硬材料制品的烧结温度，在烧结时处于熔融状态，烧结后在骨架颗粒间呈放射状分布，分散均匀、组织细腻。本专利技术的自锐性金刚石砂轮中，所用添加剂的线膨胀系数与金刚石匹配较好，在砂轮中呈均匀的亚微米级弥散放射分布，对砂轮整体强度影响较小，能显著提高金属结合剂金刚石砂轮的自锐性和使用寿命；MoS2粉化学性能稳定，和金属间附着力很强，具有润滑作用，在粉料中还起到防氧化作用；SG磨料在砂轮中起占位和辅助磨削作用，避免砂轮堵塞，同时可提高金刚石砂轮的形状保持性，避免砂轮形状精度丧失。本专利技术的自锐性金刚石砂轮，磨料块采用金属结合剂、SG磨料、金刚石和上述添加剂为原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自锐性金刚石砂轮，其特征在于：包括磨料块，所述磨料块的原料包含金属结合剂、MoS2、SG磨料、金刚石和添加剂；所述添加剂在磨料块的原料中所占的质量百分含量为1％～10％；所述添加剂由以下质量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O3 25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO3 1％～5％、MgCO3 1％～5％。

【技术特征摘要】
1.一种自锐性金刚石砂轮，其特征在于：包括磨料块，所述磨料块的原料包含金属结合剂、MoS2、SG磨料、金刚石和添加剂；所述添加剂在磨料块的原料中所占的质量百分含量为1％～10％；所述添加剂由以下质量百分比的原料制成：Bi2O3 25％～35％、B2O3 25％～35％、ZnO5％～10％、SiO2 5％～10％、Al2O3 5％～10％、CaF2 1％～5％、Na2CO3 1％～5％、Li2CO31％～5％、MgCO3 1％～5％。2.根据权利要求1所述的自锐性金刚石砂轮，其特征在于：所述添加剂是由包括以下步骤的方法制备的：1)取配方量的Bi2O3、B2O3、ZnO、SiO2、Al2O3、Na2CO3、Li2CO3、MgCO3混合，升温至1200～1400℃并保温1～3h，得混合物；2)将步骤1)所得混合物降温至850～950℃，加入配方量的CaF2混合，保温1～2h，得烧结物；3)将步骤2)所得烧结物急冷，后粉碎至粒度D90<200nm，即得。3.根据权利要求1所述的自锐性金刚石砂轮，其特征在于：所述金属结合剂由以下重量份数的组分组成：Cu 25～45份、Sn 5～20份、Co 20～35份、Al 3～10份、Fe 1～5份、Cr 1～3份、Ti 1～3份。4.根据权利要求1所述的自锐性金刚石砂轮，其特征在于：所述磨料块的原料中，SG磨料与金刚石的质量比为(2～6):(...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩欣，牛俊凯，闫宁，邢波，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41