玻璃涂覆的CBN磨料及其制造方法技术

提供了一种涂覆的超硬磨料材料和制备所述涂覆的超硬磨料材料的方法。所述涂覆的超硬磨料材料可包含核和玻璃涂层。所述核可包含超硬磨料晶体。所述玻璃涂层可均匀覆盖在所述核的外面。所述玻璃涂层的范围可为所述超硬磨料晶体的约1wt％至约15wt％。所述玻璃涂层可具有约1微米至约2微米的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
和工业实用性本公开内容涉及涂覆的超硬磨料粒子及其制造方法，更具体地，涉及玻璃涂覆的立方氮化硼(cBN)粒子及其制造方法。用立方氮化硼(cBN)超硬磨料材料制成的玻璃质粘结(vitreousbond)(玻粘(vit-bond))的磨削砂轮(grindingwheel)通常用于磨削应用。由于CBN的具有仅次于金刚石的硬度的性质，用CBN磨料制成的磨削砂轮可用于磨削含铁和不含铁的钢制品和超合金，并且具有低的砂轮磨耗、高的磨削比和良好的表面光洁度。CBN磨料使得可以在磨削工业中缩短磨削周期时间和通过加速的磨削而提高生产力。但是，如果在可能使CBN磨料脱出的加速的磨削条件下对工件进行磨削，可能会造成被磨削的工件的表面较高的粗糙度。因此，提高磨削砂轮粘结剂中的晶体保留对于性能是至关重要的。因此，可以看出，对于要用于要求苛刻的操作如加速的磨削条件中的由超硬磨料复合材料制成的磨削工具存在需求。
技术实现思路
在一个实施方式中，制备涂覆的超硬磨料材料的方法可包括以下步骤：将超硬磨料粒子与粘结剂相共混；在第一预定温度下向共混的混合物中混入玻璃料(glassfrit)；筛分出用玻璃料包覆的超硬磨料粒子；以及将填料(spacer)与包覆的超硬磨料粒子混合并将填料与包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。在另一个实施方式中，涂覆的超硬磨料材料可包含含有超硬磨料晶体的核；和在核的外表面均匀覆盖的玻璃涂层，其中玻璃涂层的范围为超硬磨料晶体的约1wt％至约15wt％，并且玻璃涂层具有约1微米至约2微米的厚度。在又一个实施方式中，一种制备涂覆的超硬磨料材料的方法可包括以下步骤：将玻璃料与多个润湿的超硬磨料粒子共混；将共混的混合物加热至第一预定温度；以及将填料与包覆的超硬磨料粒子混合并将填料与包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。附图说明当结合附图解读时，将更好地理解前面的
技术实现思路
以及下面的具体实施方式。应理解，描述的实施方式并不限于所示的确切配置与手段。图1是根据一个实施方式的具有涂层的核结构的示意图；图2是根据一个实施方式的玻璃涂覆的超硬磨料材料的光学图像透视图；图3是说明根据一个实施方式的制造涂覆的超硬磨料材料的方法的流程图；图4是说明根据一个实施方式的由标准cBNVBR和玻璃涂覆的cBNVBR制成的砂轮在5150钢应用中的磨削比的示意图；以及图5是说明根据一个实施方式的由标准cBNVBR和玻璃涂覆的cBNVBR制成的砂轮在M2钢应用中的磨削比的示意图。具体实施方式一种实施方式可提供在超硬磨料粒子外面具有涂层的超硬磨料粒子。该涂覆的结构可具有高的磨削比，同时在玻璃质粘结的钢磨削期间维持具有竞争力的磨削功耗。该涂覆的超硬磨料粒子如cBN或金刚石粒子例如可具有核和核外面的涂层。该超硬磨料粒子可在高压和高温下生长。已知立方氮化硼(cBN)粒子可由六角氮化硼催化剂体系例如碱金属和碱土金属氮化物在高压和高温下持续足以形成立方结构的时间段而生成。将反应物质维持在热力学有利于立方氮化硼晶体形成的压力和温度条件下。然后使用现有技术中已知的回收方法，使用水、酸性溶液或苛性化学品的组合，从反应物质中回收立方氮化硼。应注意，其它生产立方氮化硼的方法是已知的，即通过温度梯度法或冲击波法制备立方氮化硼，并且可以使用本申请中教导的方法的变体来生产具有独特特征的磨料晶粒。可以使用提供六角氮化硼和催化剂两者的起始成分的任意组合。起始反应混合物的一个实施方式可包含硼源、氮源和催化剂金属源。硼源可为单质硼、六角氮化硼或诸如在反应条件下可分解成单质硼的硼氢化物之一的材料。氮源可为六角氮化硼，或催化剂金属的可在反应条件下提供氮源的含氮化合物。催化剂金属可作为单质金属或在反应条件下可分解成催化剂金属或分解成催化剂金属氮化物的催化剂化合物使用。可在能够产生用于制造超硬磨料的压力和温度的任意类型的设备中实施所述方法。可用的设备描述于美国专利No.2941241和No.2941248中。其它设备的实例包括带式压机、立方压机和分球式压机(split-spherepress)。所述设备包括其中提供有可控的温度和压力并维持期望时间的反应体积。前述专利中公开的设备是用于插入水压机的台板(platen)之间的高压装置。高压装置由如下组成：一个限定基本圆柱形的反应区域的环形构件，和两个被设计为适配到所述基本圆柱形的反应区域中的圆锥形活塞型构件或冲头(punch)，和两个被设计为从环形构件的任一侧适配到环形构件的基本圆柱形部分中的圆锥形活塞型构件或冲头。适配到环形构件中的反应容器可通过两个活塞构件或六个活塞构件压缩以达到制造具有独特特征的晶粒的期望压力。通过合适的手段，例如通过感应加热、直接或间接电阻加热或其它方法，而获得必要的温度。如图1中所示，涂覆的超硬磨料材料10可包含核12和玻璃涂层14。核12可具有超硬磨料晶体结构。超硬磨料晶体可选自立方氮化硼、金刚石和金刚石复合材料。超硬磨料晶体可以是单晶或多晶超硬磨料。例如，超硬磨料晶体可具有约100微米至约200微米的大小。玻璃涂层14可均匀覆盖在核12的外面。玻璃涂层14的范围可为超硬磨料晶体的约1wt％至约15wt％。另外，例如，玻璃涂层14可具有约1微米至约2微米的范围内的厚度。在一个实施方式中，超硬磨料晶体可具有光滑表面。在另一个实施方式中，超硬磨料晶体可具有不均匀的表面16。不均匀的表面16可在表面上具有突起19或凹坑16。超硬磨料晶体可具有超过85的韧性指数。超硬磨料材料如立方氮化硼(cBN)由于cBN与含铁工件的相对惰性而常被用于磨削硬质的含铁合金工件。因此，cBN材料经常被成型为磨削和机械加工工具。如通过标准脆性试验测量的cBN晶体的韧性可以是磨削性能中的一个因素。脆性试验包括在控制条件下对一定量的产品进行球磨和筛分出残渣以测量产品的破损。在室温下测量韧性指数(TI)。在高温下烧制产品后测量热冲击韧性指数(thermaltoughnessindex，TTI)。在许多情况下，晶体韧性越高，晶体在磨削或机械加工工具中的寿命越长，因此工具的寿命越长。图2示出玻璃涂覆的超硬磨料材料的光学图像透视图。可以容易地看到立方氮化硼外面的闪闪发光的光亮玻璃涂层。热膨胀系数(CTE)与cBN的热膨胀系数接近，这使得玻璃是cBN的理想涂层候选物。与单独的cBN相比，玻璃对玻璃质粘结的磨削砂轮具有更好的粘接。因此，通过用玻璃涂覆，cBN在玻粘砂轮中具有更好的保留。在此用于涂层的玻璃可以是任一种玻璃，包括低温软化玻璃或高温软化玻璃。玻璃还可包括特种玻璃，例如硼玻璃、铅玻璃。如在本文中使用的术语“超硬磨料”指的是Knoop硬度大于约4000的材料。在一个实施方式中，核12可具有单晶结构。在另一个实施方式中，核12可具有多晶结构。核12的单晶结构或多晶结构可基本上是有小面的(faceted)。如在本文中使用的术语“小面”(facet)指的是在几何形状上的平面。如图3所示，根据一个实施方式的制备涂覆的超硬磨料材料的方法30包括以下步骤：在步骤32中，将超硬磨料粒子与粘结剂相如水、乙二醇、糖、聚乙二醇、胶(glue)共混；在步骤34中，在约55℃至90℃的第一预定温度向共混的混合物中混入玻璃料；在步骤36中，筛分出用玻璃料包覆的超硬磨料粒子；在步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备涂覆的超硬磨料材料的方法，所述方法包括：将超硬磨料粒子与粘结剂相共混；在第一预定温度下向所述共混的混合物中混入玻璃料；筛分出用所述玻璃料包覆的超硬磨料粒子；以及将填料与所述包覆的超硬磨料粒子混合并且将所述填料与所述包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备涂覆的超硬磨料材料的方法，所述方法包括：将超硬磨料粒子与粘结剂相共混；在第一预定温度下向所述共混的混合物中混入玻璃料；筛分出用所述玻璃料包覆的超硬磨料粒子；以及将填料与所述包覆的超硬磨料粒子混合并且将所述填料与所述包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一预定温度在约55℃至90℃的范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二预定温度在约600℃至约1100℃的范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述填料选自金属、金属合金或金属氧化物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述填料具有小于所述超硬磨料粒子的粒度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述填料是氧化铝。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘结剂相是水。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在加热至所述第二预定温度期间对所述填料、玻璃料和超硬磨料粒子的混合物进行真空处理。9.一种涂覆的超硬磨料材料，所述涂覆的超硬磨料材料包含：包含超硬磨料晶体的核；和均匀覆盖在所述核的外表面的玻璃涂层，其中所述玻璃涂层的范围为所述超硬磨料晶体的约1wt％至约15wt％，并且所述玻璃涂层具有在约1微米至约2微米的范围内的厚度。10.根据权利要求9所述的涂覆的超硬磨料材料，其中所述超硬磨料晶体的大小在约100微米至约200微米的范围内。11.根据权利要求9所述的涂覆的超硬磨料材料，其中所述超硬磨料晶体选自立方氮化硼、金刚石和金刚石复合材料。12.根据权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，
申请(专利权)人：戴蒙得创新股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US