[发明专利]一种电解铜填充多孔金刚石磨具及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电解铜填充多孔金刚石磨具及其制备方法。制备过程包括如下几个步骤：1)将叔丁醇、有机单体和交联剂混合形成预混液；2)加入粉状填料、金刚石磨料和助剂，分散均匀，制备浆料；3)将浆料注入到模具之中，模具顶部和侧面隔热保温，保存在低温环境中使其从下至上定向凝固；4)胚体脱模，干燥处理，排胶烧结5)采用电解铜方法将精铜填充到金刚石磨具孔穴中，制得电解铜填充多孔金刚石磨具；6)对磨具进行机加工、清洗、干燥等处理，固定在基盘之上。该方法将磨具凝胶成型，排胶，再填充精铜，避免了直接加电解铜粉容易导致的氧化现象，所得的电解铜填充多孔金刚石磨具，具有强度高、散热性好、不易开裂、磨削性能好等优点。

技术领域

本发明属于精密加工研磨抛光领域，涉及一种金刚石磨具，具体涉及一种电解铜填充多孔金刚石磨具及其制备方法。

背景技术

金刚石磨具以金刚石粉末为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷、和电镀金属作为结合剂制作而成。传统的制作工艺是将金刚石磨料、结合剂、填料、添加剂混合均匀，经压坯、干燥、焙烧及修整而成。常用电解铜粉作为填料，电解铜粉具有树枝状结构，提高磨具的散热性，但电解铜粉不易保存，长时间存放易氧化；采用干混料工艺，混料过程时间过长，会使部分铜粉氧化；采用湿混工艺，磨具干燥过程中，铜粉与空气及水分接触，在表面产生电化学作用，铜粉氧化比干混更加严重，磨具颜色变深，影响磨具的散热性能。同时不管干混或湿混磨具在压坯、干燥后，都将进行焙烧工艺，其磨具中添加的铜粉在高温下，将不可避免产生氧化，影响磨具的性能。

专利号为201510765475.4的专利公开了一种一种不锈钢端面磨削用大气孔树脂结合剂超硬材料砂轮及其制备方法，该方法是将磨料、填料、电解铜粉混合后，压制成型，是一种基于传统工艺的改进；专利号为201510301525.3的专利公开了一种基于凝胶反应的多晶纳米金刚石磨具制备方法，将去离子水、DMSO、磨料和PAN混合，在低温下凝胶成型磨具，碳化后的丙烯晴磨具粘结剂，该方法并未进行排胶，本质上是一种树脂结合剂磨具；专利号为201710909566.X的专利公开了一种高温亚熔融自粘连磨粒磨具制备方法，该方法先采用低温凝胶工艺成型，在高温烧结产生磨具的自黏连，该方法是一种无粘结剂磨具，不适合添加各类填料和添加剂；专利号为201510750002.7的专利公开了一种金刚石粉末磨具的制备方法，该种磨具介绍了一种电铸-烧结复合的方法来制造金刚石粉末磨具，先采用弥散复合电铸的方法得到镍-金刚石微粉-金属纤料磨料层，然后烧结得到磨具。

冷冻成型工艺是将浆料注入模具后在冷冻状态下脱模，胶态成型工艺具有胚体强度高、内部结构尺寸均匀的优点，采用冷冻凝胶成型工艺制得的金刚石磨具的胚体强度高，并且采用叔丁醇-有机单体体系形成了高通孔率的磨具胚体，采用的定向凝胶技术使磨具在排胶后具有定向通孔。采用这种方法制作的胚体避免了在干燥时收缩开裂的现象，同时由于胚体的强度高，有利于后面的机加工。胚体经过烧结后，采用电解铜填充烧结后的孔隙，使得磨具具有一定的韧性，磨削力强，磨削温度低，磨粒消耗少，耐磨性好，不易变形；且由于铜的散热性加强，不易烧伤工件。该方法先用冷冻凝胶技术成型，再去除有机成分，通过电解铜填充孔隙的方法强化磨具，将金刚石的高硬度和高耐磨性与铜良好的延展性的结合起来，减少了直接加电解铜粉容易产生的氧化的概率。

发明内容

一种电解铜填充多孔金刚石磨具及其制备方法，其特征在于将采用定向冷冻凝胶成型法生成的多孔金刚石胚体强度高，排胶后在金刚石胚体的空隙中用精铜强化，铜纯度高，填充紧密，增强了磨具整体的散热性和耐磨性，提升了磨削效果，具体制备方法包括以下步骤：

1、将叔丁醇、有机单体和交联剂混合形成预混液；

2、加入粉状填料、金刚石磨料、分散剂、催化剂、引发剂、pH调节剂、造孔剂，分散均匀，制备浆料；

3、将浆料注入到模具之中，模具顶部和侧面隔热保温，保存在-40～-20℃的低温环境中使其从下至上定向凝固；