一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒及其制备方法技术

本发明专利技术属于加工工具，具体涉及一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒及其制备方法。将铜粉、锡粉、纳米钛粉、金刚石、树脂胶球磨后与铜锡合金粉、树脂胶混合，得到粉料；再将粉料冷压后烧结，得到一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒。以往加工氧化锆、氧化铝等陶瓷的金属烧结磨棒在面对更硬脆的碳化硅陶瓷时寿命和品质都不能满足要求。本发明专利技术在利用纳米钛粉实现强保持力、易烧结的同时，增加铜锡合金来改善结合剂的韧性，提高产品的自锐性，增加切削力，保证产品品质和寿命。品品质和寿命。品品质和寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒及其制备方法


[0001]本专利技术属于加工工具，具体涉及一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅陶瓷材料不仅是新的一代半导体材料，而且因为它高强高硬、耐高温等物理性能，使其在5G通信、国防军工、航空航天以及电子产品等领域有这广泛的应用。当前，全球碳化硅半导体产业市场快速发展并已迎来爆发期，碳化硅的加工以及加工工具必然成为发展的基础。以往加工氧化锆、氧化铝等陶瓷的金属烧结磨棒在面对更硬脆的碳化硅陶瓷时寿命和品质都不能满足要求。CN112756613A公开了高强高硬陶瓷加工用砂轮及其制备方法，金属胎体由铜粉、锡粉、铁粉、纳米钛粉混合得到，将铜粉、锡粉、铁粉和纳米钛粉球磨后与金刚石混合，得到物料；所述物料经过冷压、烧结、加工，得到高强高硬陶瓷加工用砂轮；对高强高硬脆性陶瓷进行钻孔加工，裂片率小，砂轮加工寿命长；但是该砂轮对碳化硅钻孔时出现磨不动的情况。因此，需要在金属砂轮的基础上，进行配方改善，制备能够高品质进行碳化硅钻孔的砂轮。

技术实现思路

[0003]本专利技术以铜粉、锡粉为基底，在利用纳米钛粉实现强保持力、易烧结的同时，增加铜锡合金来改善结合剂的韧性，提高产品的自锐性，增加切削力，保证产品品质和寿命。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法，包括以下步骤，将铜粉、锡粉、纳米钛粉、金刚石、树脂胶球磨后与铜锡合金粉、树脂胶混合，得到粉料；再将粉料冷压后烧结，得到一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒。
[0005]本专利技术中，铜粉、锡粉、纳米钛粉以及铜锡合金粉组成金属基胎体，各组分的质量百分数如下：铜粉
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50
‑
70%锡粉
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15
‑
25%纳米钛粉
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10
‑
20%铜锡合金
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余量优选的，铜粉
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55
‑
65%锡粉
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15
‑
20%纳米钛粉
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10
‑
15%铜锡合金粉
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余量进一步优选的：铜粉
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60
‑
65%锡粉
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15
‑
17%
纳米钛粉
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10
‑
13%铜锡合金粉
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余量优选的，本专利技术中铜粉、锡粉、纳米钛粉以及铜锡合金粉组成金属基胎体，铜锡合金粉的质量百分数为10
‑
15%。
[0006]本专利技术中，金属基胎体与金刚石的体积比为60%：（35
‑
45）%；优选为60%：40%。
[0007]本专利技术中，将铜粉、锡粉、纳米钛粉分散混合后再与金刚石、树脂胶球磨；优选的，利用超声处理使得铜粉、锡粉、纳米钛粉分散混合；优选的，超声处理的时间为3
‑
8分钟，温度为50
‑
70℃。优选的，球磨在有机溶剂比如丙酮、酒精存在下进行，球料比为5∶1。
[0008]本专利技术中，冷压的压力为2
±
0.5t/cm2，压力保持5
‑
10s，优选的，冷压为两次冷压，第一次冷压后，旋转90
°
进行第二次冷压。
[0009]本专利技术中，烧结时，升温速率10
‑
30℃/min；由室温升温至300℃保温60
‑
120min，再升温至烧结温度700
‑
800℃，保温40
‑
80min，再升至最高温度880
‑
950℃保温60
‑
90min，自然降温，完成烧结，得到一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒。
[0010]碳化硅陶瓷材料是新的一代半导体材料，而且因为它高强高硬、耐高温等物理性能，使其在5G通信、国防军工、航空航天以及电子产品等领域有这广泛的应用。当前，全球碳化硅半导体产业市场快速发展并已迎来爆发期，碳化硅的加工以及加工工具必然成为发展的基础。以往加工氧化锆、氧化铝等陶瓷的金属烧结磨棒在面对更硬脆的碳化硅陶瓷时寿命和品质都不能满足要求。本专利技术在利用纳米钛粉实现强保持力、易烧结的同时，增加铜锡合金来改善结合剂的韧性，提高产品的自锐性，增加切削力。保证产品品质和寿命。
附图说明
[0011]图1为砂轮实物图。
具体实施方式
[0012]本专利技术公开的碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的金属基胎体组分和含量如下：铜粉
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50
‑
70%锡粉
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15
‑
25%纳米钛粉
ꢀꢀꢀꢀ
10
‑
20%铜锡合金
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余量碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法：（1）原料制备：按照一定比例的配方要求，铜粉、锡粉、纳米钛粉精确称重。先将精确称重好的纳米钛粉放入烧杯中，加入铜粉、锡粉、纳米钛粉总体积200%的酒精，进行超声分散处理5min，温度60℃，再加入铜粉、锡粉超声处理至酒精挥发完毕。将超声处理的粉料和金刚石以及环氧树脂胶在丙酮溶液中进行球磨混料，然后放入不锈钢球，球料比5:1（wt.%），大小球（2mm和1mm）质量比为4:1，全方位球磨机转速200rpm，混合60min，将物料取出烘干过筛，球料分离，粉料破碎造粒。然后将制粒后带金刚石的粉料、200#铜锡合金粉以及少量树脂胶在三维混料混合30min，烘干过筛；（2）压制：将粉料均匀的投入常规模具中，作用在模具上的压力为2
±
0.5t/cm2，压力保持5
‑
10s，第二次施压模具旋转90
°
，再次施以相同压力进行压制，脱模后得到密度均匀
的冷压坯体；（3）烧结成型：将步骤（2）中冷压好的坯体放入烧结炉中，升温速率10
‑
30℃/min，升温至300℃保温60
‑
120min；升温至烧结温度700
‑
800℃，保温40
‑
80min，再升至最高温度880
‑
950℃保温60
‑
90min，自然降温，完成烧结。
[0013]常规外形加工：按照图纸电加工或者磨加工到尺寸，然后置于车装，用400#油石抛光30s，进行出刃、去浮砂；按照上述方法制备的砂轮具有寿命长、品质好的特点，由于结合剂对金刚石把持力强，自锐性好，所以在保证寿命是常规砂轮的1.5
‑
2倍的同时品质优异。
[0014]本专利技术采用现有原料，创造性的提出新的配方，得到可高品质、高寿命进行碳化硅钻孔的砂轮；具体的制备操作以及加工测试为常规技术；其中铜粉为500#，锡粉为50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法，包括以下步骤，将铜粉、锡粉、纳米钛粉、金刚石、树脂胶球磨后与铜锡合金粉、树脂胶混合，得到粉料；再将粉料冷压后烧结，得到一种碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒。2.根据权利要求1所述碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法，其特征在于，铜粉、锡粉、纳米钛粉以及铜锡合金粉组成金属基胎体，各组分的质量百分数如下：铜粉
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50
‑
70%锡粉
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15
‑
25%纳米钛粉
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10
‑
20%铜锡合金粉
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余量。3.根据权利要求2所述碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法，其特征在于，铜粉、锡粉、纳米钛粉以及铜锡合金粉的质量百分数如下：铜粉
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55
‑
65%锡粉
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15
‑
20%纳米钛粉
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10
‑
15%铜锡合金粉
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余量。4.根据权利要求3所述碳化硅陶瓷钻孔用金属砂轮棒的制备方法，其特征在于，铜粉、锡粉、纳米钛粉以及铜锡合金粉的质量百分数如下：铜粉
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60
‑
65%锡粉
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【专利技术属性】
技术研发人员：张莹莹，夏磊，马百福，吴强，冉隆光，
申请(专利权)人：苏州赛尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：