[发明专利]一种陶瓷结合剂磨盘及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磨具加工技术领域，涉及一种陶瓷结合剂磨盘及其制备方法。

背景技术

陶瓷结合剂磨盘由于磨削能力强、形状保持性好、磨盘自锐性好，在加工高速钢、不锈钢、耐热钢、高温合金等难加工材料方面具有一系列显著的优越性。目前，陶瓷结合剂磨盘的制备工艺是将陶瓷结合剂、磨料、临时粘结剂等材料混合均匀后，冷压成小规格的圆形或六边形生坯，生坯干燥后在高温下（通常为700~900℃）烧结，烧结后利用粘结剂粘结到基体上而制得。

然而，此种制备方法存在以下弊端：1）成型工艺繁琐，生产周期长；2）生坯烧结过程中易变形、开裂，成品率低；3）由于高温烧结过程中的热胀冷缩问题，使得结块的尺寸受限；4）由于结块间缝隙的缘故，使得加工工件的适用范围受限，难以实现大小工件通用。因此，亟需开发一种新颖的陶瓷结合剂磨盘的制备方法来克服上述技术问题。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种陶瓷结合剂磨盘的制备方法，该方法包括下列步骤：

1）成型料的制备：按照磨料:陶瓷结合剂:填料=1~3:3~6:0.5~2的重量比，将磨料、陶瓷结合剂和填料混合1~2小时，混合完毕后于80~120℃干燥2~4小时，冷却至室温后过筛，得到成型料；

2）热压成型：根据所需的形状（规则扇环形或不规则扇环形）和尺寸（外弧和内弧的长度以及弧间距）选择扇环形模具，将步骤1）中获得的成型料装入扇环形模具后进行热压成型，得到扇环形结块，其中所述热压成型的温度为210~250℃，压强为130~160 MPa，时间为30~60分钟；和

3）后处理及粘结：将步骤2）中获得的扇环形结块的表面进行粗糙化处理并加以清洗，于60℃干燥后通过粘结剂将扇环形结块粘结在基体上，室温下固化18~24小时，即得陶瓷结合剂磨盘。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述磨料、陶瓷结合剂、填料之间的重量比为1.5:3.15:1.15。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述磨料为立方氮化硼（cBN），粒度为40~230目，优选80~170目。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述陶瓷结合剂为在200~280℃成型温度下使用的热固型陶瓷结合剂。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述填料选自铜粉、镍粉、铁粉、锡粉、钴粉、银粉、铜锡合金、氧化锌、氧化镁、氧化铁中的任意一种或其任意比例的混合物，优选铜粉或其与氧化镁的混合物。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述混合在三维混料机中进行。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述干燥在真空干燥箱中进行。

优选的，在上述制备方法中，步骤1）中所述筛的目数为60~80目。

优选的，在上述制备方法中，步骤2）中所述热压成型在热压机中进行。

优选的，在上述制备方法中，步骤2）中所述热压成型的温度为220~230℃，压强为140~150 MPa，时间为40~50分钟。

优选的，在上述制备方法中，步骤3）中所述粗糙化处理通过喷砂工艺来完成。

优选的，在上述制备方法中，步骤3）中所述清洗采用超声波清洗的方式来完成，清洗时间为20分钟。

优选的，在上述制备方法中，步骤3）中所述干燥在烘箱中进行。

优选的，在上述制备方法中，步骤3）中所述粘结剂选自环氧AB胶、504胶、托马斯胶中的任意一种或其任意比例的混合物，优选504胶。

优选的，在上述制备方法中，步骤3）中所述基体选自钢基体、铝合金基体、铸铁基体中的任意一种，优选钢基体。

在一项优选的实施方案中，步骤1）中所述磨料预先经过表面处理，所述表面处理包括下列步骤：

A）将磨料加入到0.3~0.7 g/ml的碱溶液中，于60~80℃搅拌15~30分钟，弃去液体后将磨料洗至中性，于100~120℃干燥1~2小时，过筛，备用；

B）将陶瓷结合剂溶解在0.05~0.1 g/ml的碱溶液中，得到陶瓷结合剂的碱性水溶液；

C）将步骤A）中得到的过筛后的磨料置于包衣机中并使翻滚，同时一边向磨料中喷洒步骤B）中得到的陶瓷结合剂的碱性水溶液，一边采用红外灯进行干燥，以便使磨料的表面均匀地包裹一层陶瓷结合剂，得到包裹陶瓷结合剂的磨料，其中磨料与陶瓷结合剂的重量比为50~100:1；和

D）将步骤C）中得到的包裹陶瓷结合剂的磨料于90~100℃干燥1~2小时，过筛，即得。