[发明专利]一种用于铁基结合剂的复合镀覆金刚石磨粒

说明书

技术领域

本发明专利涉及机械加工领域，尤其是一种用于铁基结合剂的复合镀覆金刚石磨粒。

背景技术

具有超硬度、超高热导率的金刚石是用于石材加工、地质勘探等的理想磨料。但由于具有共价键结构的金刚石与一般的金属之间有很高的界面能，因此，一般金属结合剂与金刚石磨料之间较难形成化学结合，而是以机构镶嵌作用为主，使结合剂对金刚石没有足够的把持力，在使用过程中金刚石磨粒容易脱落、流失，不但缩短了金刚石工具的使用寿命，而且影响加工效率。在金刚石金属制品制造中，由于铁基金属结合剂会对金刚石产生强烈腐蚀，目前金属结合剂主要采用成本较高的铜基或钴基结合剂，使用铁基结合剂替代铜基或钴基金属结合剂，将对金刚石金属制品的成本降低具有积极意义。金刚石表面镀覆能够有效改善金刚石与金属结合剂之间的界面结合，保护金刚石不被铁基金属寝室，使用镀覆金刚石磨粒是提高金刚石烧结制品性能、降低成本的有效方法。

金刚石表面镀覆的材料可以是金属、陶瓷或多层复合材料，这些材料大体上可以分为三类：一类是石墨化元素，包括Fe、Ni、Co等铁系金属元素，这些元素能够使金刚石在热压过程中提前发生石墨化严重侵蚀金刚石，不利于热压烧结的金刚石；第二类是碳化物形成元素，主要有Ti、V、Cr、Mo、Nb、W等过渡族金属元素，这些元素能够在一定条件下和金刚石表面的碳原子发生反应形成碳化物膜，使得镀层与金刚石可以实现化学结合，具有较好的结合强度；第三类是不与金刚石反应的金属元素和对应的化合物，例如Cu、Sn、Zn等低熔点元素及合金以及氧化铝、二氧化硅等陶瓷材料。

目前国内外已经通过使用真空物理气相沉积技术、盐浴镀技术、粉末覆盖烧结镀技术、化学镀技术、电镀技术、溶胶凝胶技术、真空微蒸发技术等在金刚石表面镀覆单一的镀层或多层的复合镀层。其中镀覆金刚石中使用量较大的镀层是单层钒或单层镍，镀镍层具有良好的导热性、导电性，可以做到较厚的厚度，表面能够做出粗糙结构，提高结合剂对金刚石的机械把持力，此外还能够提高金刚石磨粒销售利润，但在高温烧结过程中会对金刚石产生侵蚀，促进其表面石墨化，使工具性能下降，因此镀镍金刚石目前广泛应用于树脂结合剂和电镀金属结合剂。镀钛层能够在高温下和金刚石之间形成化学结合，同时能够防止金刚石表面被其他元素侵蚀，但镀层较薄，且对铁基金属的结合性能不够好。

针对如上问题，专利CN205258613公开了一种铁基胎体用金刚石复合结构，其结构由三层组成，最靠近金刚石的镀层为钨镀层、钨镀层外为钴镀层、最外层为铁镀层，此专利技术可以避免金刚石被铁基结合剂侵蚀，使金刚石和各个镀层之间均不产生明显界面，提高结合剂对金刚石的把持力。专利CN1786274A公开了一种金刚石表面镀钛镀镍镀铜复合结构及制造方法，采用真空微蒸发法在金刚石表面镀钛，在镀钛层表面镀镍刺，镍刺表面化学镀铜，此方法可以提高金刚石磨具的出刃高度，延长使用寿命。但现有公开技术在使用过程中还存在许多不足，例如镍刺可能会在高温烧结过程中消失，使对金刚石把持力提升不明显，钛镀层过薄对金刚石保护效果不好等，因此都不能获得良好的使用效果。

发明内容

本发明的目的是改进现有金刚石磨粒容易被铁基金属侵蚀，且金刚石磨粒表面光滑导致把持力差、出刃高度低的缺点，提供一种用于铁基结合剂的复合镀覆金刚石磨粒。

为例实现上述目的，本发明通过如下技术方案予以实现。

一种用于铁基结合剂的复合镀覆金刚石磨粒，它由金刚石、碳化钒层、钒层、纳米碳化硅颗粒、镍层组成，其特征在于金刚石表面镀覆钒层、钒层和金刚石表面之间形成碳化钒层，钒镀层外表面镀覆嵌有碳化硅颗粒的镍层。优选的金刚石颗粒粒径在40μm以上，碳化硅颗粒粒径在1μm以下，镀层总厚度为1-15μm。

本发明的有益效果是：

1.纳米碳化硅颗粒分散在镍镀层中，减少了与钒镀层接触的镍或铁的量，提高了镀层对金刚石的保护能力；

2.磨粒表面粗糙，增加了结合剂对磨粒的把持力；

3.镍镀层和钒镀层和铁基金属都具有良好的结合能力，提高了结合剂对金刚石的把持力；

4.对铁基结合剂具有一定增强效果，可以提高制品的强度。

附图说明

图1是本发明的金刚石颗粒局部剖面示意图

图2是本发明的金刚石颗粒表面微观形貌图。

具体实施方式

该发明以下结合具体实施例进行进一步描述：

实施例1：参阅图1所示，金刚石1表面有碳化钒层2，碳化钒层2表面有钒层3，钒层3表面有镍层4，碳化硅颗粒5嵌于镍层4之中。

实施例2：在40/50目的金刚石1表面镀覆碳化钒层2，碳化钒层2表面有钒层3，钒层3表面有镍层4，碳化硅颗粒5嵌于镍层4之中，碳化钒层2、钒层3和嵌有碳化硅颗粒5的镍层4的总厚度为13.6μm，其中嵌有粒径为50nm的碳化硅颗粒5，如图2所示，磨粒表面具有不规则的凹凸不平的表面形貌，将此磨粒与铁基结合剂采用热压烧结的方式制成结块，抗弯强度达到112.3MPa，而使用未镀覆金刚石的铁基结合剂结块抗弯强度为84.5MPa，此磨粒的出刃高度比未镀覆的金刚石磨粒提高35%。