[发明专利]玻璃涂覆的CBN磨料及其制造方法

说明书

技术领域和工业实用性

本公开内容涉及涂覆的超硬磨料粒子及其制造方法，更具体地，涉及玻璃涂覆的立方氮化硼(cBN)粒子及其制造方法。

用立方氮化硼(cBN)超硬磨料材料制成的玻璃质粘结(vitreous bond)(玻粘(vit-bond))的磨削砂轮(grinding wheel)通常用于磨削应用。由于CBN的具有仅次于金刚石的硬度的性质，用CBN磨料制成的磨削砂轮可用于磨削含铁和不含铁的钢制品和超合金，并且具有低的砂轮磨耗、高的磨削比和良好的表面光洁度。CBN磨料使得可以在磨削工业中缩短磨削周期时间和通过加速的磨削而提高生产力。但是，如果在可能使CBN磨料脱出的加速的磨削条件下对工件进行磨削，可能会造成被磨削的工件的表面较高的粗糙度。因此，提高磨削砂轮粘结剂中的晶体保留对于性能是至关重要的。

因此，可以看出，对于要用于要求苛刻的操作如加速的磨削条件中的由超硬磨料复合材料制成的磨削工具存在需求。

发明内容

在一个实施方式中，制备涂覆的超硬磨料材料的方法可包括以下步骤：将超硬磨料粒子与粘结剂相共混；在第一预定温度下向共混的混合物中混入玻璃料(glass frit)；筛分出用玻璃料包覆的超硬磨料粒子；以及将填料(spacer)与包覆的超硬磨料粒子混合并将填料与包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。

在另一个实施方式中，涂覆的超硬磨料材料可包含含有超硬磨料晶体的核；和在核的外表面均匀覆盖的玻璃涂层，其中玻璃涂层的范围为超硬磨料晶体的约1wt％至约15wt％，并且玻璃涂层具有约1微米至约2微米的厚度。

在又一个实施方式中，一种制备涂覆的超硬磨料材料的方法可包括以下步骤：将玻璃料与多个润湿的超硬磨料粒子共混；将共混的混合物加热至第一预定温度；以及将填料与包覆的超硬磨料粒子混合并将填料与包覆的超硬磨料粒子加热至第二预定温度。

附图说明

当结合附图解读时，将更好地理解前面的发明内容以及下面的具体实施方式。应理解，描述的实施方式并不限于所示的确切配置与手段。

图1是根据一个实施方式的具有涂层的核结构的示意图；

图2是根据一个实施方式的玻璃涂覆的超硬磨料材料的光学图像透视图；

图3是说明根据一个实施方式的制造涂覆的超硬磨料材料的方法的流程图；

图4是说明根据一个实施方式的由标准cBN VBR和玻璃涂覆的cBN VBR制成的砂轮在5150钢应用中的磨削比的示意图；以及

图5是说明根据一个实施方式的由标准cBN VBR和玻璃涂覆的cBN VBR制成的砂轮在M2钢应用中的磨削比的示意图。

具体实施方式

一种实施方式可提供在超硬磨料粒子外面具有涂层的超硬磨料粒子。该涂覆的结构可具有高的磨削比，同时在玻璃质粘结的钢磨削期间维持具有竞争力的磨削功耗。该涂覆的超硬磨料粒子如cBN或金刚石粒子例如可具有核和核外面的涂层。该超硬磨料粒子可在高压和高温下生长。

已知立方氮化硼(cBN)粒子可由六角氮化硼催化剂体系例如碱金属和碱土金属氮化物在高压和高温下持续足以形成立方结构的时间段而生成。将反应物质维持在热力学有利于立方氮化硼晶体形成的压力和温度条件下。然后使用现有技术中已知的回收方法，使用水、酸性溶液或苛性化学品的组合，从反应物质中回收立方氮化硼。应注意，其它生产立方氮化硼的方法是已知的，即通过温度梯度法或冲击波法制备立方氮化硼，并且可以使用本申请中教导的方法的变体来生产具有独特特征的磨料晶粒。

可以使用提供六角氮化硼和催化剂两者的起始成分的任意组合。起始反应混合物的一个实施方式可包含硼源、氮源和催化剂金属源。硼源可为单质硼、六角氮化硼或诸如在反应条件下可分解成单质硼的硼氢化物之一的材料。氮源可为六角氮化硼，或催化剂金属的可在反应条件下提供氮源的含氮化合物。催化剂金属可作为单质金属或在反应条件下可分解成催化剂金属或分解成催化剂金属氮化物的催化剂化合物使用。

可在能够产生用于制造超硬磨料的压力和温度的任意类型的设备中实施所述方法。可用的设备描述于美国专利No.2941241和No.2941248中。其它设备的实例包括带式压机、立方压机和分球式压机(split-sphere press)。