一种金属结合剂、金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种金属结合剂、金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法，属于磨料磨具技术领域。本发明专利技术的金属结合剂由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，其余为铜‑锡合金。以该金属结合剂和镀钛金刚石或镀镍金刚石为原料经过混料、真空热压烧结可制得金属结合剂金刚石砂轮。本发明专利技术以铜‑锡合金粉为结合剂主要组分，在热压过程中降低了砂轮的烧结温度，降低生产成本。氢化钛在热压过程中发生分解，可还原已氧化部分的金属粉并提高结合剂强度，从而提高金属结合剂金刚石砂轮的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种金属结合剂、金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法
本专利技术属于磨料磨具
，具体涉及一种金属结合剂、金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法。
技术介绍
结合剂是超硬磨具中常用的粘结材料，包括陶瓷结合剂、金属结合剂、菱苦土结合剂、树脂结合剂等。结合剂是超硬磨具的重要结构组成之一，结合剂的性能对磨具的性能有着决定性的影响。其中金属结合剂具有粘结能力大，流动性好，成型效果好、导热性能好等特点，在脆性材料及高精密加工过程中得到了广泛的应用。但是金属结合剂由于具有较高的致密度导致其气孔率较低。因此当金属结合剂应用于磨具砂轮时，会造成砂轮的自锐性差，粘屑量大易堵塞，需进行频繁的修整，导致生产效率降低。为了解决金属结合剂磨具在高精、高效加工中的不足，国内外很多学者在金属结合剂的改性上进行了大量的试验研究。申请公布号为CN106625295A的中国专利申请公开了一种金属结合剂，由以下质量百分比的组分组成：Cu粉40～60％，Sn粉40～60％，TiH2粉2～20％；各组分质量分数之和为100％。该金属结合剂用于磨具砂轮时，金属结合剂中的Cu、Sn、Ti等组成元素形成的合金可以与磨粒形成化学冶金结合，在大负荷高速磨削中牢固地把持住磨粒，有效增大了容屑空间，提高了磨具的磨削性能。但是，利用该金属结合剂制得的磨具在烧结过程中所需烧结温度较高，使得磨具生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属结合剂，该金属结合剂能够降低磨具的烧结温度。本专利技术的第二个目的在于提供一种金属结合剂金刚石砂轮，该金属结合剂金刚石砂轮采用上述金属结合剂，砂轮的烧结温度较低。本专利技术的第三个目的在于提供一种上述金属结合剂金刚石砂轮的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种金属结合剂，由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，余量为铜-锡合金。作为优选的，金属结合剂由以下质量百分比的组分组成：5％～16％铜，4％～6％锡，2％～4％氢化钛，余量为铜-锡合金。其中铜-锡合金中锡的质量分数为10～30％。若锡含量较高，则会导致磨具的强度降低。金属结合剂颗粒大小为325目～400目。在实际的烧结过程中，往往伴随着变形颗粒的回复和再结晶，粒子间的扩散、流动、溶解、化合等一系列的物理化学变化。采用较小颗粒的金属结合剂，在烧结过程中可以提高金属原子的活化性能，进而降低烧结温度和烧结时间。上述金属结合剂的制备方法包括以下步骤：各组分过筛后球磨混合，然后过筛，得金属结合剂。为了使金属结合剂各组分混合均匀，各组分的颗粒大小应均匀。因此各组分的颗粒大小为325目～400目。上述球磨时间为20～25h。一种金属结合剂金刚石砂轮所采取的技术方案是：一种金属结合剂金刚石砂轮，包括金刚石和金属结合剂，其中金属结合剂由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，余量为铜-锡合金。作为优选的，一种金属结合剂金刚石砂轮，包括金刚石和金属结合剂，其中金属结合剂由以下质量百分比的组分组成：5％～16％铜，4％～6％锡，2％～4％氢化钛，余量为铜-锡合金。其中铜-锡合金中锡的质量分数为10％～30％。若锡含量较高，则会使砂轮的强度降低。金刚石为镀钛金刚石或镀镍金刚石。一种上述金属结合剂金刚石砂轮的制备方法，采用的技术方案为：一种上述金属结合剂金刚石砂轮的制备方法，包括以下步骤：1)将金刚石、金属结合剂混合均匀，得成型料；2)将成型料进行真空热压烧结。步骤1)中上述金刚石先经过湿润剂润湿。润湿剂为甲酚、聚乙烯醇、液态石蜡等常用湿润剂中一种或几种的混合。优选的，润湿剂为液态石蜡。步骤1)中金属结合剂的制备方法包括如下步骤：各金属金结合剂组分球磨混合，然后过筛，得金属结合剂。为了使金属结合剂各组分混合均匀，各组分的颗粒大小应均匀。因此球磨混合前各组分的颗粒大小为325目～400目。步骤2)中真空热压烧结过程中烧结温度为580℃～680℃，压力为24MPa～30MPa，保温时间为8min～12min。本专利技术的金属结合剂以低熔点的铜-锡合金粉为主要组分，降低了金属结合剂的烧结温度。氢化钛在热压烧结过程中发生分解产生氢气和钛，可还原已氧化部分金属，单质铜、钛、锡在烧结过程中可形成以钛为中心、铜锡相为壳的结构。钛可以与碳形成化合物，增强结合剂对金刚石的把持力，提供金刚石砂轮的强度。本专利技术的金属结合剂金刚石砂轮以金刚石和金属结合剂为主要原料。金属结合剂以低熔点的铜-锡合金粉为主要组分，降低了金刚石砂轮的烧结温度，同时对金刚石的把持力较强。金属结合剂中的氢化钛在烧结过程中发生分解释放氢气，使得烧结后的砂轮形成多孔结构；同时还原已氧化部分的金属提高砂轮的强度。使用镀钛或镀镍的金刚石作为磨料，增加了金刚石与结合剂的结合力，提高砂轮的耐磨性。本专利技术的金属结合剂金刚石砂轮在700℃以下即可进行烧结，烧结温度较低，降低了生产成本。具体实施方式下面结合通过具体实施例对本专利技术作进一步说明。下述实施例所涉及铜粉、锡粉、氢化钛粉、铜-锡合金粉、金刚石均为市售产品。实施例1本实施例的金属结合剂，由以下质量百分比的组分组成：16％铜粉，4％锡粉，4％氢化钛粉，余量为铜-锡合金粉。其中铜-锡合金粉由以下质量百分比的组分组成：20％锡，余量为铜。本实施例的金属结合剂的制备方法为：将分别过400目筛后的铜粉、锡粉、氢化钛、铜-锡合金粉按照上述百分比放入真空球磨机中球磨20h，然后过325目筛，得金属结合剂。实施例2本实施例的金属结合剂金刚石砂轮，包括金属结合剂、金刚石。该金属结合剂金刚石砂轮中金属结合剂的质量百分含量为83.7％，金刚石的质量百分含量为16.3％。其中金属结合剂为实施例1中的金属结合剂，金刚石为镀钛金刚石。本实施例的金属结合剂金刚石砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)取配方量的镀钛金刚石用液态石蜡润湿，然后加入配方量的金属结合剂，用高能混料机混合24h，得成型料；(2)将所得成型料进行真空热压烧结，烧结温度为630℃，压力为29MPa，保温时间为8min。实施例3本实施例的金属结合剂，由以下质量百分比的组分组成：16％铜粉，4％锡粉，4％氢化钛粉，余量为铜-锡合金粉。其中铜-锡合金粉由以下质量百分比的组分组成：15％锡，余量为铜。本实施例的金属结合剂的制备方法为：将分别过325目筛后的铜粉、锡粉、氢化钛、铜-锡合金粉按照上述百分比放入真空球磨机中球磨20h，然后过325目筛，得金属结合剂。实施例4本实施例的金属结合剂金刚石砂轮，包括金属结合剂、金刚石。该金属结合剂金刚石砂轮中金属结合剂的质量百分含量为83.7％，金刚石的质量百分含量为16.3％。其中金属结合剂为实施例3中的金属结合剂，金刚石为镀钛金刚石。本实施例的金属结合剂金刚石砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)取配方量的镀钛金刚石用液态石蜡润湿，然后加入配方量的金属结合剂，用高能混料机混合24h，得成型料；(2)将所得成型料进行真空热压烧结，烧结温度为640℃，压力为29MPa，保温时间为8min。实施例5本实施例的金属结合剂，由以下质量百分比的组分组成：16％铜粉，4％锡粉，4％氢化钛粉，余量为铜-锡合金粉。其中铜-锡合金粉由以下质量百分比的组分组成：25％锡，余量为铜。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属结合剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，余量为铜‑锡合金。

【技术特征摘要】
2018.07.13 CN 20181077191991.一种金属结合剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，余量为铜-锡合金。2.根据权利要求1所述的金属结合剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：5％～16％铜，4％～6％锡，2％～4％氢化钛，余量为铜-锡合金。3.根据权利要求1或2所述的金属结合剂，其特征在于：所述铜-锡合金中锡的质量分数为10％～30％。4.根据权利要求1或2所述的金属结合剂，其特征在于：所述金属结合剂颗粒大小为325目～400目。5.一种金属结合剂金刚石砂轮，包括金刚石、金属结合剂，其特征在于，所述金属结合剂由以下质量百分比的组分组成：5％～20％铜，2％～6％锡，1％～5％氢化钛，余量为铜-锡合金。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：董德胜，陈锋，黎克楠，屈学伦，范永生，
申请(专利权)人：白鸽磨料磨具有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41