专利名称：镍铝结合剂玻璃精磨片及其制法的制作方法
技术领域：
本发明属于光学玻璃精加工用金刚石工具技术领域。光学玻璃精磨片国外在70年代初开始研制。我国则在“4.5”计划中攻关研制。按金属结合剂分，已有Co基精磨片、Fe基精磨片和Cu基精磨片等。(＜Prwder Metallurgy Principles and Applications＞Prince-ton，New Jersey 1980;苏联专利No.963804)。目前，国内市场上主要使用Cu基精片(国产)和部份进口片(Co基精磨片)。本发明所采用的镍铝结合剂精磨片，国内外尚未有此产品。本发明的优点是(1)镍铝结合剂与金刚石粉的浸润性较好，优于Cu基结合剂和Fe基结合剂;(2)采用＜360目细粒度的结合剂粉，改善烧结性能;(3)结合剂成份简单，价格比Co基结合剂便宜而略高于Cu基结合剂;(4)使用寿命接近Co基精磨片(美国片)。优于Fe基精磨片(日本片)和Cu基精磨片(香港片、国产片)。目前已有的精磨片都存在不同的缺点，Cu基结合剂因硬度低、耐磨性差，使用寿命降低，Fe基结合剂较硬脆，Co基结合剂价格较高加大生产成本。本发明镍铝结合剂精磨片解决了这三种精磨片的不足之处，试用性结果证明镍铝结合剂与金刚石粉浸润性好，使用寿命比铜基结合剂和铁基结剂高一倍，而与钴基结合剂相接近，但价格比钴基结合剂降低10%左右。
本发明采用Ni、Al金属粉末为结合剂的主成分，按重量百分比计镍粉占80-98%，铝粉占2-20%。将该混合金属粉末与金刚石粉混合，精磨片中金刚石粉的浓度在30-70%范围为佳。然后添加适量成型剂，加压成型烧结制得镍铝基玻璃精磨片。
根据使用的需求不同，也可在镍、铝主金属粉中添加0.1-5%的掺杂粉末，如铁、铜、锌、锡、钴、铬、硅、碳等。可以掺杂一种、二种或二种以上的这类粉末。
由于金刚石粉浓度过低会使精磨片磨削能力下降，而浓度过高则增加不必要的浪费同时对磨削质量并无好处，所以添加金刚石粉的量，以在精磨片中金刚石浓度在35-50%为最佳。
本发明所采用的镍粉可以是电解镍粉或羟基镍粉、或还原镍粉等。镍粉铝粉或其他掺杂粉的粒度应低于360目，最佳粒度为1μ-10μ。
本发明的工艺流程如下将粒度小于360目的镍粒、铝粉按重量百分比镍为80-98%配料。再加入W10、W14、W20、W28中任意一种金刚石微粉(以精磨片中金刚石浓度为30-70%计)。和适量成型剂，混合后加压成型，压力为4-8吨/厘米2。在氢气氛下烧结，烧结温度850-1200℃，烧结时间1-4小时。或为使精磨片适用范围更广，在镍、铝金属结合剂中再添加按重量百分比计量的铁、铜、锡、锌、钴、铬、硅、碳等粉末中任一种，也可以是两种或两种以上的这种掺杂粉末，再与金刚石粉混合，其量以精磨片中金刚石浓度在30-70%范围计，再加适量成型剂，在压力为4-8吨/厘米2下加压成型，在氢气氛下于850-1200℃烧结，烧结1-4小时。粉末的混合方法可采用干式也可采用湿式，干式混合即用机械搅拌，时间为1-24小时。湿式混合可用醇类有机溶剂，或含分散剂(如六偏磷酸盐)的水溶液作介质，搅拌0.5-4小时。
所说的醇类溶剂，可以用甲醇、乙醇、丙醇及多元醇，醇类有机溶剂(或含醇类有机溶剂的水溶液)对金属粉、金刚石粉的浸润性好，本身易于挥发，用作介质比水溶液好。
结合剂粉末可以先单独混合，也可与金刚石粉一起混合。
加压成型的压力，最佳范围是5-7吨/厘米2，烧结温度最佳范围为950-1100℃。
成型剂可用硬脂酸锌、石腊、硬脂酸锂、树脂及氯化铵等。成型剂用量取结合剂量的0.1-1%。
本发明与已有精磨片比较，具有下表中所列效果精磨片 结合剂硬度 使用寿命 磨损量＊ 经济效益＊＊(玻璃片面/ (克/分) (节省万元/年)Cu基片 RB 60-65 ＜3000 0.164(60Kg载荷)Fe基片 ＜4000 0.123Co基片 RB 70-75 ～8000 0.046 300-350(100Kg载荷)本发明 RB 65-70 ＞6000 0.038-0.049 250-300(100Kg载荷)＊实验磨损面积0.471cm2，加载4Kg，磨损时间18秒，磨付为M40金相砂低。
＊＊与100万片的Cu基片效益比较。
实例例1，将粒度＜360目的电解镍粉135克，粒度＜3μ的铝粉15克、硬脂酸锌0.7克和W20金刚石粉10克，放入乙醇中。用搅拌器搅拌2小时，最好搅拌到混合料成浆料。将浆料在50℃左右干燥，或在室温下自然干燥。干燥后的混合料用成型压力7吨/厘米2压成丸片。丸片埋放在Al2O3粉中，在氢气氛下烧结。烧结温度1100℃，恒温时间2小时，然后随炉冷却取出。
例2，将粒度＜360目的羟基镍粉100克，粒度＜10μ的铝粉6克、石腊0.3g和W10金刚石粉7克一起放入乙醇中搅拌2小时。混合好的浆料在室温下自然干燥。成型压力6吨/厘米2。烧结温度1000℃，恒温时间3小时。其他步骤同例1。
例3、将粒度＜10μ的还原镍粉100克，粒度＜10μ的铝粉8克和铬粉2克，硬脂酸锌0.5克和W28金刚石粉7克，放入甲醇中搅拌混合2小时。混合好的浆料干燥后，用6吨/厘米2压力压成丸片。烧结温度和恒温时间同例1。其他步骤同例1。
例4、粒度＜360目的电解镍粉98克，粒度＜5μ的铝粉10克，细铁粉1克，硅0.1克，碳0.1克，硬脂酸锌0.5克和W28金刚石粉7克一起放入机械搅拌筒内干混20小时，用6.5吨/厘米2压力压成丸片。丸片的烧结温度1100℃，恒温时间2小时。其他步骤同例1。
例5、将粒度＜3μ的还原镍粉88克，粒度＜3μ的铝粉9克，粒度＜3μ的钴粉2克，粒度＜360目的铜粉1克，硬脂酸锌0.4克和W20金刚石粉6.5克一起放入含乙醇的水溶液中混合3小时。混合好的浆料在50℃下干燥，然后用5吨/厘米2压力压成丸片，在氢气氛下，烧结温度1000℃，恒温时间3小时。
例6、将粒度＜360目的电解镍粉95克，粒度＜3μ的铝粉5克，硬脂酸锌0.3克和W10金刚石粉6克一起放入含六偏磷酸的乙醇水溶液中混合2小时，混合好的浆料在热风下干燥。干燥后用6吨/厘米2压力压成丸片。在氢气氛下烧结，烧结温度1050℃，恒温2小时。
例7、将粒度＜3μ的还原镍粉90克，粒度＜3μ的铝粉10克，硬脂酸锌0.3克和W28的金刚石分6.5克一起放入乙醇中混合2.5小时。混合好的浆料在45℃下干燥，干燥后用压。力5.5吨/厘米2压成丸片，在氢气氛下烧结。烧结温度950℃，恒温时间4小时。
权利要求
1.一种以金属结合剂制备的玻璃精磨片，其特征在于其中的金属结合剂以镍粉和铝粉为成分，按重量百分比计，镍粉占80-98%，铝粉占2-20%。该混合金属粉再与金刚石粉混合，其量以精磨片中金刚石粉浓度在30-70%范围计；再添加适量成型剂，加压成型，烧结制得镍铝基玻璃精磨片；或在镍铝金属合剂中，再添加0.1-5%的铁、铜、铬、锌、钴、锡、硅、碳等粉末中任一种，也可以加两种或两种以上，然后再与金刚石粉混合，其量以精磨片中金刚石浓度在30-70%范围计，再添加适量成型剂，烧结制得镍铝基玻璃精磨片。
2.按权利要求1所述的玻璃精磨片，其特征在于精磨片中金刚石浓度以35-50%为最佳。
3.按权利要求1、2所述的玻璃精磨片;其特征在于所说的镍粉可以是电解镍粉，羟基镍粉、还原镍粉中任一种。
4.按权利要求1、2所述的玻璃精磨片，其特征在于组成金属结合剂的粉末的粒度应小于360目，最佳粒度为1μ-10μ。
5.按权利要求1所述的精磨片的制备方法，其特征在于其金属结合剂以镍粉和铝粉为主要成分，按重量百分比计，镍粉占80-98%，铝粉占2-20%，该混合金属粉末再与金刚石粉混合，其量以精磨片中金刚石浓度在30-70%范围计，再加适量成型剂，在压力为4-8吨/厘米2下，加压成型，在氢气氛下于850-1200℃烧结，或为使精磨片适用范围更广，在镍铝金属结合剂中再添加按重量百分比计量的铁、铜、铬、锡、锌、钴、硅、碳等粉末中任一种，也可以是两种或两种以上的这种掺杂粉末，再与金刚石粉混合，其量以精磨片中金刚石浓度在30-70%范围计，再加适量成型剂，在压力为4-8吨/厘米2下加压成型，在氢气氛下于850-1200℃烧结。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于所说混合粉末的方法，可以采用干式混合，也可采用湿式混合，干式混合即用机械搅拌时间1-24小时;湿式混合可用醇类有机溶剂或含醇类的水溶液或含六偏磷酸盐分散剂的水溶液作介质，搅拌0.5-4小时。
7.按权利要求5、6所述的方法，其特征在于醇类溶剂可以是甲醇、乙醇、丙醇及多元醇等。
8.按权利要求5所述的方法，成型压力最佳为5-7吨/厘米2，烧结温度最佳为950-1100℃。
全文摘要
本发明属于光学玻璃精加工用金刚石工具技术领域。本发明采用镍铝金属结合剂，所制备的玻璃精磨片，与金刚石粉的浸润性好，优于铜基结合剂和铁基结合剂，寿命提高一倍，而与钴基结合剂寿命相近，但价格比钴基结合剂低10％左右。可以取代目前市场上进口的钴基精磨片。
文档编号B24D3/10GK1056455SQ9010264
公开日1991年11月27日 申请日期1990年5月16日 优先权日1990年5月16日
发明者施惠娟, 罗世民, 张登君 申请人:中国科学院化工冶金研究所