一种金属结合剂金刚石砂轮及采用喷雾造粒工艺制备该砂轮的方法技术

本发明专利技术提供一种金属结合剂金刚石砂轮及采用喷雾造粒工艺制备该砂轮的方法，按重量配比，将金刚石微粉和金属混合粉添加到粘结剂溶液中，混合均匀得到混合浆料，混合浆料经喷雾造粒工艺制备得到球形颗粒的成型料，成型料经压制成型、烧结得到金属结合剂金刚石砂轮毛坯，毛坯经修整和修锐后，即得金属结合剂金刚石砂轮。本发明专利技术的喷雾造粒工艺所得成型料为球状颗粒，且粒度均匀、流动性好，易于成型，由该方法制备的砂轮组织均匀、自锐性好、稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种金属结合剂金刚石砂轮及采用喷雾造粒工艺制备该砂轮的方法
本专利技术属于金属结合剂金刚石砂轮生产
，具体涉及一种金属结合剂金刚石砂轮及采用喷雾造粒工艺制备该砂轮的方法。
技术介绍
近几年来，随着高速磨削和超精密磨削技术的快速发展，对金刚石砂轮提出了更高的要求，陶瓷以及树脂结合剂的砂轮在某些加工领域已经不能满足现代生产的需要。而金属结合剂砂轮因其具有把持力强、结合强度高、耐磨性好、成型性能好、寿命长、能承受较大的磨削压力等特点，在工程陶瓷、光学玻璃、硬质合金等难加工材料的磨削加工中得到了广泛应用。但金属结合剂砂轮自锐性差，磨削加工过程中砂轮表面容易堵塞，易造成工件表面烧伤，影响工件的加工质量；而且金属结合剂砂轮修整比较困难，磨粒出刃难、出刃后出露高度难以控制。同时，传统烧结型金属结合剂砂轮大多采用机械混合法或直接混合法然后热压成型，在砂轮成型烧结前，成型粉料除了需要满足粒度要求外，还需要根据不同的砂轮组成需要进行混料，并且要求成型粉料具有良好的流动性、成型性和化学均匀性。但是由于各种组份的粒度、密度、分散性等各不相同，为保证混料过程中各组份之间的均匀分散，对混合过程的湿化学工艺需要进行严格的控制。如果采用简单的混合、过筛工艺路线，成型粉料的质量将很难保证，比如在烘干过程中，原本均匀分散的金刚石颗粒可能重新团聚，且各组分形成的团聚为不规则形状，流动性差，该团聚的状态示意图如图1（a）所示，其中标记1代表金刚石颗粒，标记2代表金属结合剂。此外，如果组份之间的密度相差太大，则高密度组份产生沉降，这些都会导致分散不均匀。而成型后的磨料层相态分布不均，将会导致砂轮在应用过程中消耗速度不均匀，甚至产生大块脱落，造成磨削过程中质量不稳定，出现较大划痕等现象。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中金属结合剂金刚石砂轮存在的制备难题，提供一种金属结合剂金刚石砂轮及采用喷雾造粒工艺制备该砂轮的方法，喷雾造粒工艺所得成型料为球状颗粒，且粒度均匀、流动性好，易于成型，由该方法制备的砂轮组织均匀、自锐性好、稳定性高。本专利技术采用如下技术方案：一种采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，包括以下步骤：（1）浆料制备：按重量配比，将金刚石微粉和金属混合粉添加到粘结剂溶液中，混合均匀得到混合浆料；其中，金属混合粉：金刚石微粉：粘结剂的重量配比为50:2.73~3.32:0.8~4，混合浆料的固含量为40~44%。（2）喷雾造粒：步骤（1）得到混合浆料后，无时间间隔即输送到喷雾造粒工序，采用喷雾造粒工艺制备得到成型料，所得成型料由球形颗粒构成，且该球形颗粒的粒径为20~100微米；（3）烧结成型及后处理：将步骤（2）所得成型料依次经压制成型和烧结得到金属结合剂金刚石砂轮毛坯，毛坯经修整和修锐后，即得金属结合剂金刚石砂轮。优选地，所述金刚石微粉的粒度为金刚石的粒度为w5~w20。优选地，所述金属混合粉由以下质量百分比的组分构成：铁粉3~7%，镍粉3~8%，锌粉1~7%，锡粉6~12%，碳化钨粉2~8%，余量为铜粉。优选地，所述铁粉的粒度为4~15μm，镍粉的粒度为0.4~5μm，锌粉的粒度为5~10μm，锡粉的粒度为2~15μm，碳化钨粉的粒度为0.5~20μm，铜粉的粒度为5~21μm。优选地，所述粘结剂溶液采用耐热聚酯溶液，且耐热聚酯溶液的固含量为1~5%。优选地，步骤（1）中，混合均匀的手段为依次进行超声分散和高速搅拌，所述高速搅拌的速度为800~1000r/min。优选地，步骤（1）中，还需要添加硅烷偶联剂到粘结剂溶液中，共同混合均匀得到混合浆料；所述硅烷偶联剂优选KH550。优选地，步骤（2）中，喷雾造粒时，喷雾压力为0.5~1.5MPa，喷雾干燥的温度为200~230℃。优选地，步骤（3）中，压制成型是的压力为15~30MPa，烧结时的烧结温度为620~710℃。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用喷雾造粒工艺，喷雾造粒是采用雾化器将配制的浆料喷洒为分散的、细小的液滴，液滴因表面张力的作用形成球形，再由下向上喷入热空气流，在热空气流的作用下，液滴中的水分蒸发，从而得到球形颗粒，由于成型料中的颗粒均为球状颗粒，粒度均匀、流动性好，易于成型；同时可以通过调节喷雾过程中浆料的浓度、喷雾压力、喷雾干燥温度等来获得大小不等的球形颗粒，满足多种工艺需求。目前，金属结合剂砂轮制造行业常用的粉状金属结合剂流动性差，磨料与其它填料密度相差较大，导致工作层的组织不均，造成砂轮在使用过程中产生性能波动。而在本专利技术中，喷雾造粒所用浆料是在液相条件下混合，各组分在液相条件下的分散均匀程度明显改善，然后混合均匀的浆料在搅拌的状态下直接由高压泵送至喷雾塔进行喷雾造粒，而且喷雾造粒过程中干燥时间非常短，避免了各组份的再团聚和沉降分离，保持了浆料原有的均匀性；而且喷雾造粒过程中，浆料雾化均匀，所得成型料为球形颗粒、粒度均匀分布，流动性好，利于成型，且可提高素坯的均匀度，如图1（b）所示，各组分分布均匀；更为重要的是，造粒后的成型料为具有一定团聚强度的球形颗粒，经压制和烧结后的砂轮内部会留下均匀的圆形小孔，可提高金属结合剂砂轮的自锐性和稳定性。除此之外，本专利技术采用喷雾造粒工艺可实现成型料的自动化生产，节省了劳动力，减少人力成本，提高效率。附图说明图1为本专利技术分别利用传统方法和喷雾造粒方法获得的金属结合剂金刚石成型料的结构示意图，图中：（a）传统法；（b）喷雾造粒法；1-金刚石颗粒；2-金属结合剂；图2为本专利技术采用喷雾造粒制备金属结合剂金刚石砂轮的工艺流程图；图3为采用本专利技术喷雾造粒法所制金属结合剂金刚石砂轮和传统法所制金属结合剂金刚石砂轮的切割对比。具体实施方式为了使本专利技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作出进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，工艺流程图如图2所示，具体包括以下步骤，（1）耐热聚酯溶液的制备：耐热聚酯溶液购于常州市智通树脂有限公司，固含量为30%。向该耐热聚酯溶液中加入无水乙醇，稀释得到固含量为1%的耐热聚脂溶液；此处所述耐热聚酯是改性的聚酯树脂，具有较好的附着力和较强的机械强度，有利于复合粉体的形成并具有一定的强度；（2）混合浆料的制备：取80g固含量为1%的耐热聚酯溶液和0.3g的KH550加入到2.73g粒度为w5的金刚石微粉和50g的金属混合粉构成的混合粉体中，经30min超声分散和30min转速为800r/min高速搅拌后制得混合浆料；所述金属混合粉的构成如下：铁粉5%，镍粉6%，铜粉68%，锡粉12%，锌粉5%，碳化钨粉4%；优选铁粉的粒度为4~15μm，镍粉的粒度为0.4~5μm，锌粉的粒度为5~10μm，锡粉的粒度为2~15μm，碳化钨粉的粒度为0.5~20μm，铜粉的粒度为5~21μm；（3）最后将混合浆料在高速搅拌的状态下直接由高压泵送至喷雾塔进行喷雾造粒，喷雾压力为0.5MPa，干燥温度为210℃，得到成型料，所得成型料由球形颗粒构成且球形颗粒的平均粒度为27μm；（4）将成型料经压制成型、烧结后得到金属结合剂金刚石砂轮毛坯，其中压制压力为20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）浆料制备：按重量配比，将金刚石微粉和金属混合粉添加到粘结剂溶液中，混合均匀得到混合浆料；其中，金属混合粉：金刚石微粉和粘结剂的重量配比为50:2.73~3.32:0.8~4；（2）喷雾造粒：步骤（1）得到混合浆料后，无时间间隔即输送到喷雾造粒工序，采用喷雾造粒工艺制备得到成型料，所得成型料由球形颗粒构成，且该球形颗粒的粒径为20~100μm；（3）烧结成型及后处理：将步骤（2）所得成型料依次经压制成型和烧结得到金属结合剂金刚石砂轮毛坯，毛坯经修整和修锐后，即得金属结合剂金刚石砂轮。

【技术特征摘要】
1.一种采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）浆料制备：按重量配比，将金刚石微粉和金属混合粉添加到粘结剂溶液中，混合均匀得到混合浆料；其中，金属混合粉：金刚石微粉和粘结剂的重量配比为50:2.73~3.32:0.8~4；（2）喷雾造粒：步骤（1）得到混合浆料后，无时间间隔即输送到喷雾造粒工序，采用喷雾造粒工艺制备得到成型料，所得成型料由球形颗粒构成，且该球形颗粒的粒径为20~100μm；（3）烧结成型及后处理：将步骤（2）所得成型料依次经压制成型和烧结得到金属结合剂金刚石砂轮毛坯，毛坯经修整和修锐后，即得金属结合剂金刚石砂轮。2.根据权利要求1所述的采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，其特征在于，所述金刚石微粉的粒度为金刚石的粒度为w5~w20。3.根据权利要求1所述的采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，其特征在于，所述金属混合粉由以下质量百分比的组分构成：铁粉3~7%，镍粉3~8%，锌粉1~7%，锡粉6~12%，碳化钨粉2~8%，余量为铜粉。4.根据权利要求3所述的采用喷雾造粒工艺制备金属结合剂金刚石砂轮的方法，其特征在于，铁粉的粒度为4~15μm，镍粉的粒度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝素叶，赵炯，许本超，李大水，
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