复合团簇磨料及其制备方法

技术领域

本发明涉及磨料技术领域，特别是涉及复合团簇磨料及其制备方法。

背景技术

磨具(Abrasives)是用以磨削、研磨和抛光的工具。大部分的磨具是用磨料加上结合剂制成的人造磨具，也有用天然矿岩直接加工成的天然磨具。磨具除在机械制造和其他金属加工工业中被广泛采用外，还用于粮食加工、造纸工业和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶、木材等非金属材料的加工。

磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。磨料的范围很广，从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。

现有技术中，磨具在磨削过程中还存在磨料容易掉落、且磨料裸露度低，磨削效果差、效率低等问题。因此，亟需一种复合团簇磨料及其制备方法来解决上述技术问题

发明内容

本发明的目的就在于克服现有的技术问题，提供复合团簇磨料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分比的各组分：金属陶瓷复合结合剂30-50％、磨料50-70％；

所述磨料为金刚石、刚玉、CBN、碳化硅中的至少一种；所述金属陶瓷复合结合剂包括金属结合剂、陶瓷结合剂；金属结合剂、陶瓷结合剂的质量比为1:20-50。

优选的，所述金属结合剂的熔点为550-820℃；所述陶瓷结合剂的熔点为580-850℃。

优选的，所述金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴10-70％、镍0-30％、铜0-50％、铁0-40％、锌0-20％、锡0-40％。

优选的，所述陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉0-60％、钠长石0-40％、钾长石0-40％。

优选的，所述磨料的粒度为金刚石50-300目、刚玉50-200目、CBN50-300目、碳化硅50-200目。

磨料的粒度在选择时，其粒度配比是多样的。如当选择其中一种磨料时，单种磨料可以选择一种粒度规格，也可以选择不同大小粒度的两种规格，也可以选择不同大小的多种粒度规格。如当选择其中两种磨料时，两种磨料可以选择一种粒度规格，也可以选择不同大小粒度的两种规格，也可以选择不同大小的多种粒度规格。多种磨料时，也可以按照上述自由配比。

优选的，所述磨料为金刚石、刚玉、CBN、碳化硅中的至少两种。

进一步的，所述磨料包括刚玉、碳化硅中的至少一种以及金刚石。刚玉以及碳化硅是带极性的，与金属结合剂把持好，在复合团簇磨料中使用碳化硅和/或刚玉后，能进一步的提高所获得的复合团簇磨料的把持度。

复合团簇磨料的制备方法，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料；

S2造粒，将步骤S1获得的混合料进行造粒，得到待烧结颗粒；

S3烧结，将步骤S2获得的待烧结颗粒在550-770℃温度下烧结4-6h；烧结完成后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为8-100目。

该制备方法中，可以将待烧结颗粒在保护气氛中烧结；或者可以在真空环境下烧结。造粒过程选择本领域常用的造粒机即可。

复合团簇磨料的另一种制备方法，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料；

S2烧结，将步骤S1获得的混合料放在模具中压制成型，得到待烧结成型料；将待烧结成型料在温度550-820℃、压力5-8Mpa的条件下烧结5-20min，得到成型料；

S3破碎，将步骤S2得到的成型料破碎后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为8-100目。

如图1所示，为本发明的复合团簇磨料的结构示意图。本发明获得的复合团簇磨料，为团簇状，且其边缘为锯齿形。且获得的复合团簇磨料尺寸大。

磨料包含普通磨料(刚玉类、碳化硅类)、超硬磨料(金刚石、立方氮化硼)，在进行加工材料的时候，单一超硬磨料制成的磨具虽有高效的加工优势；但是，金刚石磨料由于其成本高，分子为非极性，在与结合剂结合时往往受成本的影响，不能够完美地进行结合，从而影响到使用寿命。本专利利用普通磨料(如碳化硅等)作为辅助磨料，根据其与金属陶瓷复合结合剂良好的结合能力，与金刚石磨料先进行团簇聚合成为结合良好的团簇磨粒，再与金属陶瓷复合结合剂进行结合，最后制作出磨具。本发明的复合团簇磨料对磨料具有良好的把持能力，又能让磨粒的出刃高度提高，达到磨具锋利度提高，加工效率好，同时还能有效延长使用寿命的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过金属陶瓷复合结合剂与磨料结合成团簇状的复合体，使得磨削过程中，金属陶瓷复合结合剂把持度好、磨料裸露度高，达到磨削效果好及效率高的效果。

附图说明

图1为本发明的复合团簇磨料的结构示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分的各组分：

金刚石30％、刚玉5％、碳化硅15％、金属结合剂2％、陶瓷结合剂48％。其中金刚石为80-100目，刚玉为100目，碳化硅为60目。

金属结合剂的熔点为670-720℃；所述陶瓷结合剂的熔点为700-730℃。

金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴40％、镍10％、铜15％、铁5％、锌10％、锡20％。

陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉30％、钠长石40％、钾长石30％。

复合团簇磨料的制备方法，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料；

S2造粒，将步骤S1获得的混合料进行造粒，得到待烧结颗粒；

S3烧结，将步骤S2获得的待烧结颗粒在740-750℃温度下烧结5h；烧结完成后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为50目。

本实施例获得的复合团簇磨料成品，磨削效果可达到金刚石35目的锋利度，同时效果与同类产品相比可提升3～6倍。

实施例2

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分比的各组分：金刚石20％、碳化硅50％、金属结合剂1％、陶瓷结合剂29％。

金刚石100-200目、碳化硅100-120目。

金属结合剂的熔点为550-600℃；所述陶瓷结合剂的熔点为580-620℃。

金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴10％、镍5％、铜10％、铁15％、锌20％、锡40％。

陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉60％、钠长石30％、钾长石10％。

复合团簇磨料的制备方法，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料；

S2造粒，将步骤S1获得的混合料进行造粒，得到待烧结颗粒；

S3烧结，将步骤S2获得的待烧结颗粒在630-640℃温度下烧结4h；烧结完成后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为80目。

本实施例获得的复合团簇磨料成品，磨削效果可达到金刚石60目的锋利度，同时效果与同类产品相比可提升3～5倍。

实施例3

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分比的各组分：金刚石15％、刚玉17％、CBN13％、碳化硅15％、金属结合剂0.9％、陶瓷结合剂39.1％。

所述磨料的粒度为金刚石60-70目、刚玉60-70目、CBN 200-220目、碳化硅150-170目。

金属结合剂的熔点为810-820℃；所述陶瓷结合剂的熔点为810-820℃。

金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴70％、铜10％、锌10％、锡10％。

陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉20％、钠长石40％、钾长石40％。

复合团簇磨料的制备方法，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料

S2烧结，将步骤S1获得的混合料放在模具中压制成型，得到待烧结成型料；将待烧结成型料在温度815-820℃、压力7Mpa的条件下烧结15min，得到成型料；

S3破碎，将步骤S2得到的成型料破碎后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为50目。

本实施例获得的复合团簇磨料成品，磨削效果可达到金刚石40目的锋利度，同时效果与同类产品相比可提升2～5倍。

实施例4

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分比的各组分：金刚石10％、CBN22％、碳化硅34％、金属结合剂1.36％、陶瓷结合剂32.64％。

金刚石120目、CBN 120目、碳化硅100-110目。

金属结合剂的熔点为630-640℃；所述陶瓷结合剂的熔点为650-660℃。

金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴25％、铜15％、铁15％、锌15％、锡30％。

陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉45％、钠长石30％、钾长石25％。

复合团簇磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料

S2烧结，将步骤S1获得的混合料放在模具中压制成型，得到待烧结成型料；将待烧结成型料在温度650-660℃、压力5Mpa的条件下烧结20min，得到成型料；

S3破碎，将步骤S2得到的成型料破碎后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为90目。

本实施例获得的复合团簇磨料成品，磨削效果可达到金刚石80目的锋利度，同时效果与同类产品相比可提升2～5倍。

实施例5

复合团簇磨料，所述复合团簇磨料包括以下质量百分比的各组分：金刚石7％、刚玉12％、CBN 15％、碳化硅23％、金属结合剂2.1％、陶瓷结合剂40.9％。

金刚石150-160目、刚玉180-200目、CBN150目、碳化硅190-200目。

金属结合剂的熔点为750-760℃；所述陶瓷结合剂的熔点为760-770℃。

金属结合剂包括以下质量百分比的各组分：钴55％、镍13％、铜10％、锌7％、锡15％。

陶瓷结合剂包括以下质量百分比的各组分：硼玻璃粉20％、钠长石40％、钾长石40％。

复合团簇磨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1混料，将金属结合剂与陶瓷结合剂混合均匀后，加入磨料进行混合，得到均匀的混合料；

S2造粒，浆将步骤S1获得的混合料进行烧结、造粒，得到复合团簇磨料待烧结颗粒。；

S3烧结，将步骤S2获得的待烧结颗粒在760-770℃温度下烧结4.5h；烧结完成后筛分，得到复合团簇磨料成品；所述复合团簇磨料成品的粒度为120目。

本实施例获得的复合团簇磨料成品，磨削效果可达到金刚石100目的锋利度，同时效果与同类产品相比可提升2～5倍。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。