一种团聚金刚石及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种团聚金刚石及其制备方法与应用，属于超硬材料制备领域。本发明专利技术制备方法通过特别的悬浮分散造粒方式以及悬浮分散烧结方式，保证团聚金刚石的球形度，避免了普通破碎造粒导致的球形度差，以及普通烧结(静止并聚集在容器中烧结)导致团聚金刚石烧结时不易分散、烧结温度过高而使得团聚金刚石结块、球形度差的情况。本发明专利技术的团聚金刚石具有优异的球形度，有利于研磨抛光，解决了现有团聚磨料(堆积磨料)球形度较差、不利于进行研磨抛光的问题。磨抛光的问题。磨抛光的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种团聚金刚石及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于超硬材料制备领域，具体涉及一种团聚金刚石及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着轨道交通、5G通讯技术的发展以及新型材料的不断涌现，各个领域对工件加工精度的要求越来越高，超精密研磨与抛光技术已经成为当下研究的热点。高磨削效率、低环境污染和低表面粗糙度的研磨工具已经成为新的发展趋势。普通金刚石由于自锐性、切削深度等的影响在精密加工领域存在着严重缺点。类球形金刚石团聚磨料利用其类球多刃角的特性，在研磨抛光过程中能够保持高磨削力且不产生划伤，已经开始应用于蓝宝石、碳化硅、氮化镓等硬脆材料的研磨。堆积磨料，也称团聚磨料，就是用陶瓷结合剂或树脂结合剂将细小、不规则的磨料粘接在一起形成具有一定尺寸、形状和强度的磨料。相比普通磨料磨削后，团聚磨料表层的磨料钝化后，在一定压力下，钝化磨料会自团聚磨粒上脱落，同时新暴露的磨料继续参与磨削，进而减少修整。目前的堆积磨料多为通过擦筛网法或破碎法制备，其球形度较差，不利于进行研磨抛光，因此类球形团聚金刚石仍需继续研究探索。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种团聚金刚石及其制备方法与应用。本专利技术制备方法通过特别的悬浮分散造粒方式以及悬浮分散烧结方式，保证团聚金刚石的球形度，避免了普通破碎造粒导致的球形度差，以及普通烧结(静止并聚集在容器中烧结)导致团聚金刚石烧结时不易分散、烧结温度过高而使得团聚金刚石结块、球形度差的情况。且可以进一步地通过调整造孔剂的比例来调整该团聚金刚石的自锐性。本专利技术的团聚金刚石具有优异的球形度，有利于研磨抛光。本专利技术能够解决现有团聚磨料(堆积磨料)球形度较差、不利于进行研磨抛光的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种团聚金刚石的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0006](1)混合金刚石和陶瓷结合剂原料，采用溶胶
‑
凝胶法得到凝胶物；
[0007](2)对凝胶物进行干燥、球磨破碎、筛分，得到混合粉末；
[0008](3)将混合粉末通过气体作用悬浮并保持分散，同时加入雾化的浆料，所述浆料含有粘结剂和改性剂，再在气体作用下使雾化的浆料与混合粉末接触并球化，得到类球形金刚石陶瓷复合颗粒；
[0009](4)对类球形金刚石陶瓷复合颗粒进行烧结，烧结时，使得类球形金刚石陶瓷复合颗粒在气体作用下悬浮并保持分散，烧结后得到团聚金刚石。
[0010]进一步地，在步骤(1)中，在混合金刚石和陶瓷结合剂原料之前，采用第一分散剂促进金刚石分散，所述金刚石为纳米级金刚石，所述的金刚石与第一分散剂的质量比为9～12：1。
[0011]进一步地，在步骤(1)中，所述的金刚石和陶瓷结合剂原料的质量百分比为30～
50％：50～70％。
[0012]进一步地，在步骤(1)中，所述陶瓷结合剂原料包括以下质量百分比的成分：40～45％的正硅酸乙酯、15～20％钛酸乙酯、2～4％硝酸钠、4～16％硼酸、5～20％硝酸铝、1～3％硝酸钙和3～5％硝酸锌。
[0013]进一步地，在步骤(3)和/或步骤(4)中，所述气体作用为流动气体作用。
[0014]进一步地，在步骤(3)中，通过泵送和气压喷射的方式加入并雾化浆料，所述泵送的速率为3
‑
15mL/min，所述气压喷射的压力为0.3
‑
2MPa；和/或，所述气体作用的流量为30
‑
50sccm；优选的，气压喷射中所用的气源包括空气、氮气、氩气、氢气、甲烷和氨气中的一种或几种的混合气体。
[0015]进一步地，在步骤(3)和/或步骤(4)中，发挥所述气体作用的气源包括空气、氮气、氩气、氢气、甲烷和氨气中的一种或几种的混合气体。
[0016]进一步地，在步骤(3)中，所述粘结剂包括丙烯酸酯；
[0017]和/或，所述改性剂包括造孔剂、第二分散剂、润湿剂和改性粉末中的一种或几种，所述改性粉末包括金属粉末和/或陶瓷粉末；
[0018]和/或，所述浆料中还包括溶剂以及任选的少量步骤(2)中所述混合粉末。
[0019]更进一步地，所述造孔剂包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、炭黑微球、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种；
[0020]和/或，所述造孔剂的粒径为2～100μm；
[0021]和/或，所述造孔剂的质量占所述金刚石和陶瓷粘结剂原料总质量的5～15％；
[0022]和/或，所述金属粉末包括钴、铜、铝、锡单质粉或其合金中的一种或几种；
[0023]和/或，所述陶瓷粉末包括碳化硅、碳化钨和氧化铝中的一种或几种；
[0024]和/或，所述浆料中，按重量比计，所述粘结剂为5
‑
10％，所述第二分散剂为0
‑
2％，所述润湿剂为3
‑
5％，所述改性粉末为0
‑
35％，所述混合粉末为0
‑
5％，以及余量的溶剂。
[0025]进一步地，在步骤(4)中，所述烧结时气体作用的流量为40
‑
100sccm；
[0026]和/或，所述烧结的升温速率为4～8℃/min；
[0027]和/或，所述烧结包括预烧结和高温烧结，所述预烧结的温度至100
‑
120℃、300
‑
330℃、500
‑
700℃时分别保温60～180min，所述高温烧结的温度至650
‑
920℃并保温处理180
‑
400min，所述高温烧结时通过气体作用使得类球形金刚石陶瓷复合颗粒悬浮并保持分散，所述预烧结时通过气体作用使得类球形金刚石陶瓷复合颗粒悬浮并保持分散，或，所述预烧结时未通过气体作用使得类球形金刚石陶瓷复合颗粒保持静止并聚集的状态。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种上述制备方法所得的团聚金刚石，所述团聚金刚石包括陶瓷结合剂和金刚石，所述团聚金刚石为类球形，球形度为75～95％。
[0029]进一步地，所述金刚石的粒径为50～250nm；和/或，所述金刚石的纯度为95～98％。
[0030]进一步地，所述团聚金刚石的粒径为50～2000μm。
[0031]进一步地，所述陶瓷结合剂为二氧化钛强化陶瓷结合剂；
[0032]和/或，所述陶瓷结合剂的孔隙率不超过30％。
[0033]第三方面，本专利技术提供一种上述团聚金刚石作为磨料的应用。
[0034]进一步地，所述应用为团聚磨料的应用、研磨液用磨料的应用或研磨膏用磨料的
应用。
[0035]更进一步地，所述研磨液包括以下质量百分比的原料：上述团聚金刚石10～15％，碱性硅油5～10％，聚磷酸10～15％，安定剂10～15％，二硫仙3～5％，蒸馏水40～62％。
[0036]本专利技术的有益效果如下：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种团聚金刚石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合金刚石和陶瓷结合剂原料，采用溶胶
‑
凝胶法得到凝胶物；(2)对凝胶物进行干燥、球磨破碎、筛分，得到混合粉末；(3)将混合粉末通过气体作用悬浮并保持分散，同时加入雾化的浆料，所述浆料含有粘结剂和改性剂，再在气体作用下使雾化的浆料与混合粉末接触并球化，得到类球形金刚石陶瓷复合颗粒；(4)对类球形金刚石陶瓷复合颗粒进行烧结，烧结时，使得类球形金刚石陶瓷复合颗粒在气体作用下悬浮并保持分散，烧结后得到团聚金刚石。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在混合金刚石和陶瓷结合剂原料之前，采用第一分散剂促进金刚石分散，所述金刚石为纳米级金刚石，所述的金刚石与第一分散剂的质量比为9～12：1。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的金刚石和陶瓷结合剂原料的质量百分比为30～50％：50～70％；和/或，在步骤(1)中，所述陶瓷结合剂原料包括以下质量百分比的成分：40～45％的正硅酸乙酯、15～20％钛酸乙酯、2～4％硝酸钠、4～16％硼酸、5～20％硝酸铝、1～3％硝酸钙和3～5％硝酸锌；和/或，在步骤(3)和/或步骤(4)中，所述气体作用为流动气体作用。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，通过泵送和气压喷射的方式加入并雾化浆料，所述泵送的速率为3
‑
15mL/min，所述气压喷射的压力为0.3
‑
2MPa；和/或，所述气体作用的流量为30
‑
50sccm；优选的，气压喷射中所用的气源包括空气、氮气、氩气、氢气、甲烷和氨气中的一种或几种的混合气体；和/或，在步骤(3)和/或步骤(4)中，发挥所述气体作用的气源包括空气、氮气、氩气、氢气、甲烷和氨气中的一种或几种的混合气体。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述粘结剂包括丙烯酸酯；和/或，所述改性剂包括造孔剂、第二分散剂、润湿剂和改性粉末中的一种或几种，所述改性粉末包括金属粉末和/或陶瓷粉末；和/或，所述浆料中还包括溶剂以及任选的少量步骤(2)中所述混合粉末。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、炭黑微...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔帅斐，刘一波，何智锋，杨志威，罗晓丽，徐燕军，张江波，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：