[发明专利]一种高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒、其制备方法及应用。所述颗粒由硅和铝组成，所述硅与铝的重量比为45‑80:20‑55；所述颗粒的平均粒径为10‑500μm，所述颗粒中的硅以初生硅的形态存在，所述初生硅的粒径为1‑10μm。本发明所述颗粒用于超硬磨料树脂结合剂砂轮的二级磨料，能够对工件起到很好的辅助性磨削作用，且磨削期间更易从树脂结合剂上脱落，因而能够有效控制超硬磨料的出刃高度，维持砂轮的自锐性。同时，本发明通过使用相对粗的颗粒粒度，解决了现有技术使用细粒度二级磨料存在的工艺和技术问题，为砂轮的设计带来了更大的自由度。

技术领域

本发明属于磨具技术领域，具体涉及一种高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒、其制备方法及应用。

背景技术

随着材料业的急速发展，超硬磨料树脂结合剂砂轮已取得越来越广泛的应用，超硬磨料树脂结合剂砂轮的原料组成包括：超硬磨料(金刚石、CBN)、树脂结合剂以及填料。

在超硬磨料树脂结合剂砂轮中，保持砂轮的自锐性，防止砂轮的钝化是很重要的。当磨削时产生的磨屑一旦呈弱研磨性，使得结合剂树脂磨损滞后于超硬磨料磨损，将造成磨削面上超硬磨料的出刃高度下降而使得砂轮钝化，磨削效率降低，严重时甚至丧失磨削效能(俗称的“打滑”)。砂轮钝化后需要用强研磨性材料进行修磨，以磨除结合剂树脂来提高超硬磨料的出刃高度，这一过程不仅耗时，同样也造成砂轮总体寿命下降。

通常采用混合型磨料方法来解决超硬磨料树脂结合剂砂轮钝化问题，即超硬磨料与二级磨料组合使用，其中，超硬磨料是指一类莫氏硬度为10级的磨料，例如金刚石、CBN或类金刚石硬度材料，二级磨料是指硬度低于超硬磨料的硬脆性材料，例如碳化硅、氧化铝等。超硬磨料起主要磨削作用，二级磨料的作用在于，一方面，当处于砂轮磨削面上时，对工件起到辅助性的磨削作用；另一方面，当从砂轮表面脱落时，能对砂轮表面的树脂和软质填料起到磨耗作用，使其同步于超硬磨料的磨耗率，由此保持超硬磨料在砂轮磨削面上合适的出刃高度，维持砂轮的自锐性。

将超硬磨料与二级磨料组合使用的原理在于，超硬磨料获得结合剂树脂的把持力强，而二级磨料获得结合剂树脂的把持力弱，二者共同起到磨削作用的同时，因二级磨料把持力弱，故而易于从树脂结合剂上脱落，脱落的二级磨料成为了磨屑，其对结合剂树脂的强力磨损，使得结合剂树脂的磨耗率同步于超硬磨料的磨耗率，因而维持了超硬磨料合适的出刃高度，保持了超硬磨料树脂结合剂砂轮的自锐性。而要达到这样的预期效果，超硬磨料和二级磨料的粒径之比至关重要，由于二级磨料粒径相对于超硬磨料过粗会导致脱落率下降，不能从根本上解决砂轮的钝化问题，现有技术多使用细粒度二级磨料，但是存在松装和压实密度偏低、细颗粒团聚造成偏析、砂轮组织出现沙眼和气孔等诸多缺陷。因此，当前还缺乏一种合适的二级磨料，来提高和改善超硬磨料树脂结合剂砂轮的性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒、其制备方法及应用。所述高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒用于超硬磨料树脂结合剂砂轮的二级磨料，既对工件起到很好的辅助性磨削作用，又易于从树脂结合剂上脱落，有效维持砂轮的自锐性，同时还解决了现有技术存在的工艺和技术问题，为砂轮的设计带来了更大的自由度。

本发明的技术方案为：

一种高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒，所述颗粒由硅和铝组成，所述硅与铝的重量比为45-80:20-55；所述颗粒的平均粒径为10-500μm，所述颗粒中的硅以初生硅的形态存在，所述初生硅的粒径为1-10μm。

在硅铝二元合金体系中，当硅含量﹤12％时，为共晶硅铝合金，超过12％为过共晶硅铝合金。当硅含量为45-80wt％时，硅的体积分数占据了合金的一半以上，因此称为过共晶硅铝合金，由于高的硅含量，使得本发明的高硅含量的过共晶硅铝合金颗粒的性质偏向于硅的性质，即呈硬脆性。如果硅含量低于45wt％，则颗粒中的硅含量偏低，偏向于铝的性质，作为二级磨料的硬脆性不够，如果硅含量超过80wt％，则对制作带来困难。