超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法技术

本发明专利技术属于固相烧结技术领域，涉及一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法。制备方法包括：按如下原料组成称量各组分：60

【技术实现步骤摘要】
超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法


[0001]本专利技术属于固相烧结
，更具体地，涉及一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法。

技术介绍

[0002]相较于普通磨具，金刚石磨具具有更好的磨削性能和更长的寿命，广泛用于各种难加工硬脆材料的精密加工。金刚石磨具按照结合剂可以分为金属、树脂和金属陶瓷粘结剂3种。其中，陶瓷类结合剂制备的金刚石磨具具有磨削力小、磨削温度低、气孔率可调等优势。
[0003]气孔在金属陶瓷粘结剂制备的金刚石磨具中发挥着重要的作用。在磨削过程中，砂轮中的气孔可以将磨削液带至磨削区域，降低磨削过程中产生的热量积蓄。除此以外，气孔的存在也能起到排屑作用，放置砂轮堵塞，提高磨削效率的作用。
[0004]以陶瓷作为结合剂，通过固相烧结制备得到的砂轮中的气孔一般由两种方式产生，一种是由磨料与磨料、磨料与结合剂之间相互堆叠，在烧结过程中自然生成，这种过程产生的气孔数量、大小和分布控制较为困难。另一种则是在砂轮制造过程中，加入造孔剂，从而达到人为控制气孔的数量、大小和分布的目的。按照造孔的机理，可以将造孔剂分为烧结后溶解型、加热碳化或分解型和空心微球型。
[0005]但不论是添加何种造孔剂，目前来看，造孔的过程中容易引起砂轮物理结构缺陷，从而引起砂轮强度下降，尤其是，容易导致砂轮的硬度下降，从而导致在磨削过程中，结合剂或磨料出现明显脱落，影响砂轮使用寿命的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有砂轮制备过程中，简单添加常用造孔剂后，容易导致砂轮整体强度下降，尤其是导致其硬度下降，从而导致磨削过程中，结合剂或磨料出现明显脱落，影响砂轮使用寿命的问题，本专利技术提供了一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法。
[0007]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法，具体制备步骤包括：
[0009]按如下原料组成称量各组分：60
‑
80份金刚石微粉(即超硬微粉)，30
‑
35份金属陶瓷粘结剂，5
‑
10份空心填料，3
‑
5份树脂粘合剂，10
‑
15份分散剂；
[0010]先将树脂粘合剂和分散剂混合均匀后，得胶液；
[0011]将金刚石微粉、金属陶瓷粘结剂和空心填料混合均匀后，分批次加入胶液，得混合料；
[0012]将混合料冷压成型后，干燥，高温烧结，冷却，即得砂轮产品；
[0013]所述空心填料是由以下不同粒径的空心填料级配而成：10
‑
15份D50为100
‑
120μm
的填料，10
‑
15份D50为180
‑
200μm的填料，以及3
‑
5份D50为220
‑
300μm的填料。
[0014]上述技术方案通过在制备过程中，选用不同粒径大小的空心填料作为造孔剂，由于在砂轮中，各原料的堆积状态为金刚石微粉和金属陶瓷粘结剂紧密堆积，而不同大小的空心填料则分散于其中，在此过程中，不同大小的空心填料有利于提升金刚石微粉和金属陶瓷粘结剂的堆积密实程度，并且，在烧结过程中，内部的气体更容易向外扩散渗透，从而避免由于烧结过程中产生的气体滞留在砂轮内部，导致砂轮强度或硬度的下降；
[0015]另外，在实际级配的过程中，经过专利技术人探究认为，不同大小的颗粒之间的粒径差值，以及添加量的多少，将显著影响上述堆积的密实程度及内部气体的扩散难易程度；这是由于，如果填料之间粒径差距过大，并且小颗粒数量过多的话，在实际混料过程中，由于小颗粒的表面能更高，实际会在混料过程中竞争消耗更多的金属陶瓷粘结剂以及金刚石微粉，而大颗粒周围包裹的金属陶瓷粘结剂以及金刚石微粉的数量将显著小于小颗粒周围的数量，从而导致大颗粒和小颗粒周围分布的金刚石微粉和金属陶瓷粘结剂的差异被加剧，引起砂轮不同部位的应力大小不均，并且，气体在扩散过程中，在大颗粒附近容易阻断，从而加剧了大颗粒周围的物理缺陷或不良，进一步导致砂轮的性能下降。
[0016]进一步的，所述空心填料为空心氧化铝；所述空心氧化铝表面包覆有纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的包覆量为所述空心氧化铝质量的5
‑
10％。
[0017]进一步的，所述空心氧化铝为椭球形空心氧化铝。
[0018]进一步通过采用椭球形的空心氧化铝，如此，在砂轮体系内部分散时，不同氧化铝颗粒可以随机取向，从而在不同的空间方向上实现对于砂轮的整体加强，进一步提升砂轮的强度和硬度。
[0019]进一步的，所述金属陶瓷粘结剂包括以下重量份数的原料：40
‑
50份二氧化硅，10
‑
12份氧化锌，5
‑
10份氧化纳，8
‑
12份氧化钾，2
‑
4份二氧化钛。
[0020]进一步的，所述金属陶瓷粘结剂的D50为0.2
‑
0.6μm。
[0021]进一步的，所述树脂粘合剂为PVDF，所述分散剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0022]进一步的，所述金刚石微粉选用D50为2
‑
5μm的金刚石微粉。
[0023]进一步的，所述分批次加入胶液包括：
[0024]将金刚石微粉、金属陶瓷粘结剂和空心填料混合均匀后，先加入1/2的胶液，继续搅拌混合，再加入剩余1/2的胶液，继续搅拌混合均匀，即可。
[0025]上述技术方案在空心氧化铝颗粒周围进一步包覆少量的纳米二氧化钛，如此，可以使得空心氧化铝颗粒表面的粗糙度得以提升，从而提升空心氧化铝颗粒和砂轮机体之间的结合力度，另外，在实际砂轮磨削过程中，二氧化钛作为异质核存在于其表面时，可以使得空心氧化铝颗粒表面逐渐破裂，避免颗粒大面积瞬间破裂导致砂轮中大颗粒剥落，从而影响磨削效果。
具体实施方式
[0026]以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。
[0027]除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术提供一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法，即提供一种固相烧结制备砂轮的制备方法，其包括以下步骤：
[0030]空心填料级配：按重量份数计，依次取10份D50为100μm的空心填料，10份D50为180μm的空心填料，以及3份D50为220μm的空心填料；其中，所述空心填料为表面包覆有纳米二氧化钛的空心氧化铝，所述纳米二氧化钛的包覆量为所述空心氧化铝质量的5％；并且，所述空心氧化铝为椭球形空心氧化铝；所述空心氧化铝的平均壁厚10μm；
[0031]原料的称量：按重量份数计，依次取60份金刚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：按如下原料组成称量各组分：60
‑
80份金刚石微粉，30
‑
35份金属陶瓷粘结剂，5
‑
10份空心填料，3
‑
5份树脂粘合剂，10
‑
15份分散剂；先将树脂粘合剂和分散剂混合均匀后，得胶液；将金刚石微粉、金属陶瓷粘结剂和空心填料混合均匀后，分批次加入胶液，得混合料；将混合料冷压成型后，干燥，高温烧结，冷却，即得砂轮产品；所述空心填料是由以下不同粒径的空心填料级配而成：10
‑
15份D50为100
‑
120μm的填料，10
‑
15份D50为180
‑
200μm的填料，以及3
‑
5份D50为220
‑
300μm的填料。2.根据权利要求1所述的一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合成砂轮的制备方法，其特征在于，所述空心填料为空心氧化铝；所述空心氧化铝表面包覆有纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的包覆量为所述空心氧化铝质量的5
‑
10％。3.根据权利要求2所述的一种超硬微粉与金属陶瓷粘结剂固相烧结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴博，李春平，郑亚辉，
申请(专利权)人：郑州宏拓精密工具有限公司，
类型：发明
国别省市：