一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領域，尤其涉及一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法。所述金剛石為含硼金剛石，金剛石中硼的含量為（50-260）×1018at/cm3。本發(fā)明由于采用了含硼金剛石，其較高的熱穩(wěn)定性確保了金剛石較低的熱損傷，新型釬料進一步降低了金剛石焊后熱損傷，因此獲得的砂輪使用壽命長，具有較好的磨削和切削能力。
【專利說明】一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于超硬磨料工具制作領域，尤其涉及一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法。
【背景技術】
[0003]高溫釬焊單層金剛石工具具有結合強度高，利于環(huán)境保護，磨料出露高，磨料有效利用率高，壽命長等優(yōu)異特性，有著廣泛的應用。N1-Cr基釬料具有硬度高、耐磨性好等特點，是目前釬焊金剛石工具應用最廣泛的釬料。但釬焊溫度一般都在1050°C左右，且N1-Cr合金中的Ni是一種促進金剛石石墨化的元素，具有較高的強度和硬度，因此易導致金剛石石墨化、熱應力較大，最終導致金剛石較大的熱損傷。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，對金剛石的熱損傷較小，獲得的金剛石砂輪使用壽命長，具有較好的磨削和切削能力。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，所述金剛石為含硼金剛石，其中硼的含量為(50-260) X 1018at/cm3。
[0006]金剛石顆粒優(yōu)選為30-120目。
[0007]在砂輪基體上釬焊含硼金剛石，釬料為添加Cu-P合金的N1-Cr-B-Si釬料，Cu-P合金的添加量為N1-Cr-B-Si合金質量的1-8%，Cu-P合金中P含量為7_10wt%，其余為Cu。
[0008]所述N1-Cr-B-Si 合金中 Cr 15_17wt%，B 3-3.5wt%,Si3.5-4.5 wt%, C 0.8-lwt%,Fe〈5.0wt%，余量為 Ni。
[0009]制作時，先制作砂輪成型毛坯，之后采用真空釬焊、保護氣氛釬焊或感應釬焊的方法制作釬焊單層金剛石砂輪。
[0010]制作砂輪成型毛坯時，按砂輪基體/釬料/金剛石磨粒(從下到上)的順序進行。
[0011]將砂輪成型毛坯進行真空釬焊時，真空度不低于IO-2Pa,采用常規(guī)釬焊工藝，加熱溫度為 950-1100°C，保溫 l-15min。
[0012]上述方法中，可利用機加工的方法制備所需要的砂輪基體，并除油除銹；含硼金剛石在使用前用丙酮進行清洗。
[0013]含硼金剛石通過以下方法獲得:在金剛石合成粉末中加入2_8wt%的六方氮化硼，利用六面頂壓機進行含硼金剛石的合成。在1400-1500°C、5.5-5.7Gpa的高溫高壓下硼源分解出的硼與觸媒熔體的石墨反應生成金屬-碳-硼化合物，構成含硼金剛石形核、長大的直接碳源和硼源，得到含硼金剛石。
[0014]本發(fā)明公開了一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，含硼金剛石屬于II b型金剛石，具有優(yōu)異的抗氧化性、化學惰性、機械強度和導熱性能。含硼金剛石晶體表面氧化起始溫度平均比常規(guī)金剛石晶體表面氧化起始溫度高170°C左右，在空氣介質中1000°C保溫30分鐘，常規(guī)金剛石單晶的磨耗比下降五分之三，但含硼金剛石單晶的磨耗比僅下降三分之一，可見含硼金剛石單晶的耐熱溫度比常規(guī)金剛石單晶的耐熱性好，而含硼金剛石的耐熱性能與硼含量有關。用含硼金剛石制作的磨具等工具在使用時，顆粒不容易脫落，耐磨性能高，研磨能力好，粘附性能低，自銳性能強，使用壽命長，具有較好的磨削和切削能力。通過選用含硼金剛石從而適當提高金剛石的熱穩(wěn)定性，然后采用真空釬焊、保護氣氛釬焊或感應釬焊的方法制作釬焊含硼金剛石砂輪，實現(xiàn)金剛石與基體的化學冶金結合，有利于金剛石的焊后性能，延長釬焊單層金剛石工具的壽命。
[0015]再者，原先的N1-Cr-B-Si易造成金剛石較大的熱損傷，為降低金剛石的熱損傷，釬料采用添加少量Cu-P的N1-Cr-B-Si的鎳基釬料，Cu-P釬料塑形較好、熔點較低，由于P具有一定的脆性，添加量受到限制，但作為制作砂輪，適當有一定的脆性，可以增加砂輪的自銳性。新型釬料首先可降低觸媒合金元素的比例，其次降低了熔點，最后適量的P增加脆性，有利于金剛石的出露。
[0016]本發(fā)明方法獲得的砂輪可用于玻璃、石材、硬質合金、陶瓷等材料的切割加工。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
本發(fā)明由于采用了含硼金剛石，其較高的熱穩(wěn)定性確保了金剛石較低的熱損傷，新型釬料進一步降低了金剛石焊后熱損傷，因此獲得的砂輪使用壽命長可提高20%以上，磨削性能提高10-15%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為金剛石砂輪釬焊結構示意圖，其中I為含硼金剛石層，2為釬料層，3為砂輪基體。
【具體實施方式】
[0019]以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此:
實施例1-3采用的釬料為含Cu-P合金的N1-Cr-B-Si合金，N1-Cr-B-Si中Cr15-17wt%, B 3-3.5 wt %，Si3.5-4.5 wt %，C 0.8-1 wt %，F(xiàn)e <5.0 wt %，余量為 Ni。
[0020]實施例1
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹，砂輪基體為45號鋼(下同)。含硼金剛石為45-60目，其硼含量在(50-260) X 1018at/cm3，釬料中Cu-P合金添加量為N1-Cr-B-Si合金質量的2%，Cu_P合金中P的含量為7%，其余為Cu。
[0021]采用的含硼金剛石通過下法獲得:在金剛石合成粉末中加入5wt%的六方氮化硼，利用六面頂壓機在1450°C、5.6Gpa的壓力下進行含硼金剛石的合成。
[0022]將釬料機械攪拌15分鐘混合均勻。按照砂輪基體/釬料/金剛石磨粒順序制備砂輪成型毛坯。將砂輪成型毛坯放入加熱爐中，1050°C保溫5分鐘進行真空釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制作完成釬焊單層金剛石砂輪。
[0023]實施例2一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。含硼金剛石磨粒目數(shù)為30-45，其硼含量在(50-260) X 1018at/cm3，釬料中Cu-P合金添加量為N1-Cr-B-Si合金質量的3%，Cu-P合金中P的含量為10%，其余為Cu。
[0024]采用的含硼金剛石通過下法獲得:在金剛石合成粉末中加入3wt%的六方氮化硼，利用六面頂壓機在1420°C、5.7Gpa的壓力下進行含硼金剛石的合成。
[0025]將釬料機械攪拌15分鐘混合均勻。按照砂輪基體/釬料/金剛石磨粒順序制備砂輪成型毛坯。將砂輪成型毛坯放入保護氣氛加熱爐，在1040°C保溫5分鐘進行保護氣氛釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，制備釬焊單層金剛石砂輪。
[0026]實施例3
一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，利用機加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對基體除油除銹。含硼金剛石磨粒的目數(shù)為45-60，其硼含量在(50-260) X 1018at/cm3，釬料中Cu-P合金添加量為N1-Cr-B-Si合金質量的5%，Cu-P合金中P的含量為8%，其余為Cu。
[0027]采用的含硼金剛石通過下法獲得:在金剛石合成粉末中加入8wt%的六方氮化硼，利用六面頂壓機在1500°C、5.5Gpa的壓力下進行含硼金剛石的合成。
[0028]將釬料機械攪拌15分鐘混合均勻。按照砂輪基體/釬料/金剛石磨粒順序制備砂輪成型毛坯。將砂輪成型毛坯放入加熱爐，在1030°C，保溫2分鐘工藝下進行氬氣保護釬焊，使釬料與金剛石磨粒發(fā)生反應，隨爐冷卻至室溫出爐，釬焊單層金剛石砂輪。
[0029]對比例
釬料采用N1-Cr-B-Si合金，含硼金剛石用金剛石代替，其他同實施例1。
[0030]表1為實施例1-3與對比例相比較砂輪壽命以及磨削性能提高的比例。
[0031]表1
【權利要求】
1.一種釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，所述金剛石為含硼金剛石，其中硼的含量為(50-260) X 1018at/cm3。
2.如權利要求1所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，在砂輪基體上釬焊含硼金剛石，釬料為添加Cu-P合金的N1-Cr-B-Si釬料，Cu-P合金的添加量為N1-Cr-B-Si合金質量的1-8%，Cu-P合金中P含量為7_10wt%，其余為Cu。
3.如權利要求2所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，所述N1-Cr-B-Si 合金中 Cr 15-17wt%, B 3-3.5wt%, Si3.5-4.5 wt%, C 0.8-lwt%, Fe <5.0wt%,余量為Ni。
4.如權利要求2或3所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，先制作砂輪成型毛坯，之后采用真空釬焊、保護氣氛釬焊或感應釬焊的方法制作釬焊單層金剛石砂輪。
5.如權利要求4所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，將砂輪成型毛坯進行真空釬焊，真空度不低于10_2Pa，采用常規(guī)釬焊工藝，加熱溫度為950-1100°C，保溫l-15min。
6.如權利要求1所述的釬焊單層金剛石砂輪的制作方法，其特征在于，金剛石粒徑為30-120 目。
【文檔編號】B24D18/00GK103786100SQ201410065817
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】盧金斌, 王占勇, 張旺璽, 劉磊, 方占江, 劉永勝, 賀亞勛 申請人:禹州市和匯超硬材料有限公司, 中原工學院