[发明专利]一种多角形超硬复合磨料、采用该磨料制备磨具的方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬磨料技术领域，具体涉及一种多角形超硬复合磨料，同时还涉及一种采用该多角形超硬复合磨料制备磨具的方法。

背景技术

磨料是具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的材料，一般是具有一定硬度和韧性的粒状或粉状的矿物质材料。磨料从成因上分为天然磨料和人造磨料两大类，天然磨料包括金刚石、刚玉、石榴石、石英等，人造磨料包括金刚石系、碳化物系、刚玉系三大系列。近年来，许多天然磨料已经被人造磨料所代替。磨料按硬度分类有超硬磨料和普通磨料两大类，其中超硬磨料是以金刚石或立方氮化硼为主要成分的磨料。

磨具是用以磨削、研磨和抛光的工具，大部分的磨具是用磨料加上结合剂制成的固结磨具。其中，超硬磨料固结磨具是由结合剂将超硬磨料固结在基体上制成的，磨料在磨具中起切削作用。由于金刚石和立方氮化硼在加工材料适应方面的互补性，使得由它们所构成的磨具可加工范围大为扩展，覆盖了包括各种高硬、高脆、高强韧性材料的几乎全部被加工材料。超硬磨料磨具以其优良的磨削性能，现已广泛用于磨削技术各个方面，并成为超精密磨削、高效率磨削、难加工材料磨削、高精度成形磨削、磨削自动化和无人化等技术进步的基础。

但是目前，用于金属的磨削、切割、打磨工具用的磨料，形状都是不规则或者相对规则的等积形装，锋利度不够；用于磨削、切割、打磨时，磨具上磨粒的刃口在空间上分布不均，导致磨削质量一般，工作效率仍然有提升的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种多角形超硬复合磨料，解决现有磨料锋利度不够及在制成磨具后磨粒刃口在空间上分布不均，影响磨削质量的问题。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述多角形超硬复合磨料制备磨具的方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种多角形超硬复合磨料，是将磨料粉填充入石墨模具的多角形槽内，组装成合成块后，经高温高压合成的。

所述磨料粉由以下质量百分比的组分组成：立方氮化硼和/或金刚石10％～90％，添加剂10％～90％。

所述添加剂为刚玉、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、氮铝化钛、氧化锆、碳化钨、石榴石、氧化铈、钴、钨、镍、铜、铝、钛、稀土金属及其氧化物中的任意一种或组合。所述稀土金属为钇、钕、镧中的任意一种或组合。

所述立方氮化硼为粒度为0.1～100μm的粉体；所述金刚石为粒度为0.1～100μm的粉体；所述添加剂为粒度为0.1～300μm的粉体。

所述多角形槽的槽口尺寸不小于槽体及槽底尺寸。

所述多角形槽的形状为片状三角形、片状方形、片状菱形、三角体、正方体、长方体、菱形多面体或锥形体。所述锥形体包括多面体锥、多边形棱锥、多边形梯锥。

所述石墨模具的多角形槽是采用雕刻机，在石墨模具上经二维绘制表面图形后，再经三维雕刻形成的。

所述合成块包括具有中空腔的叶腊石传压块和位于中空腔内的石墨模具，所述中空腔的两端从内到外依次对称设置有白云石片、钛片和导电钢圈；所述石墨模具、白云石片、钛片、导电钢圈与叶腊石传压块之间设有碳纸。

其中，导电钢圈、钛片与碳纸的作用是增加导电性，使其加热更充分。白云石的作用：高温高压下变形小，增加了合成后磨料的稳定性。叶腊石传压块的作用是保温并传递压力。

所述高温高压为1200～1900℃，3万～8万个大气压。

所述高温高压合成的时间为10～20min。

一种采用上述的多角形超硬复合磨料制备磨具的方法，包括下列步骤：

1)取多角形超硬复合磨料，在磨料表面镀覆一层导电金属膜，得具有导电性的磨料；

2)将钎料涂在基体上，将具有导电性的磨料单层排列在涂有钎料的基体上；

3)将基体连同磨料置于外电场中，磨料被极化，利用带电磨料的尖端效应，使多角形超硬磨料尖端刃口朝外，加热使钎料固化，即得。

步骤1)中，导电金属膜所用金属为钛、铁、镍或铜；所述导电金属膜的厚度为1～2μm。

步骤1)中，采用CVD(化学气相沉积)真空镀膜法镀覆导电金属膜。

具体操作为：采用金属粉，通过真空微蒸发镀膜，施镀温度为745～755℃，炉内真空度为5～7Pa，保温时间为0.5h；在保持真空度的情况下，炉冷至100℃以下，出炉，即在磨料表面镀覆导电金属膜。

步骤2)中，所述钎料为铜基合金钎料或银基合金钎料。

使用时，先将钎料分散在钎剂中制成浆料，再将浆料涂在基体工作面上。所述钎剂为乙醇、水中的任意一种或混合物。