一种无机与有机复合结合剂的超硬磨具及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机与有机复合结合剂的超硬磨具及其制备方法。
【背景技术】
[0002]超硬材料树脂结合剂磨具与陶瓷结合剂磨具、金属结合剂磨具相比对磨料的要求不高，因此可以用晶型品级较差的金刚石作为磨料，且其在磨削过程中具有良好的自锐性，具有制造工艺简单、成本低等优点，且适合加工硬质合金、玻璃、陶瓷、石材等多种材料。
[0003]磷酸盐是一种重要的无机高分子材料，其兼具金属和陶瓷两种材料的特性，且具有良好的高温化学稳定性。目前国内外对有机高分子树脂与磷酸盐的研究还很少，尤其对一种兼具有机树脂良好的粘接性和无机胶粘剂优秀的耐热性的复合粘接剂的研究还刚刚开始，特别对其在超硬磨具的应用还没有公开报道。
[0004]公开号CN102391791A的中国发明专利中公开了一种酚醛树脂杂化磷酸盐胶粘剂及其制备方法，利用磷酸二氢铝与自制酚醛树脂液并于一定的固化剂混匀制备成一种用于粘结C/C复合材料的耐1000°c高温的粘结剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的正是为了制备一种无机与有机复合结合剂的超硬磨具，提高有机树脂结合剂超硬磨具的耐热性，同时又使超硬磨具具有一定的强度，而提供一种热固性树脂与磷酸盐复合结合剂超硬磨具及其制备方法。
[0006]本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的无机、有机复合结合剂超硬磨具是由下述体积百分比的材料制备而成，其中:超硬磨料10%~30%，热固性树脂粉30?50%，磷酸盐粘结剂8?12%，固化剂10?29%，填料10?29% ;其中，所述的超硬磨料为人造金刚石或立方氮化硼；所述热固性树脂粉为酚醛树脂或聚酰亚胺树脂；所述的磷酸盐粘结剂为磷酸铝、磷酸镁或磷酸钛中的任意一种；所述的固化剂为氧化铜；填料为氧化铝或碳化硅微粉。
[0007]本发明所述超硬磨具的制备方法如下:
首先将超硬磨料与磷酸盐粘结剂充分混合润湿，然后将固化剂、填料与润湿后的超硬磨料混合均匀，再加入热固性树脂粉混合均匀，最后将混合均匀的料投入到模具中在热压机上进行热压成型，卸模后将磨具置入鼓风干燥箱中后固化。
[0008]当采用酚醛树脂与磷酸盐复合结合剂制备超硬磨具时，其热压成型工艺为:热压180°C，压制压力为10?15Mpa，热压时间为40min ;后固化工艺为:分别在60°C条件下固化 2h，90°C 固化 2h，110°C 固化 I.5h，120°C 固化 2.5h，140°C 固化 Ih，160°C 固化 Ih，最后在180°C条件下固化4h。
[0009]当采用聚酰亚胺树脂与磷酸盐复合结合剂超硬超硬磨具时，其热压成型工艺为:热压230°C，压制压力为10?15MPa，热压时间为40min ;后固化工艺为:分别在60°C条件下固化2h，120°C固化2h，180°C固化2h，200°C固化Ih，210°C固化Ih，最后在230V条件下固化4h。
[0010]本发明的有益效果如下:
本发明采用酚醛树脂与磷酸铝复合结合剂作为金刚石超硬磨具的结合剂，既具有良好的力学性能，又具有良好的磨削性。不仅比单一的酚醛树脂作为结合剂时抗弯强度提高，其磨耗比也提高一个数量级，耐磨性极大的提高。
【具体实施方式】
[0011]本发明以下将结合实施例作进一步描述:
实施例1
按体积比取:酚醛树脂粉30%，磷酸铝溶液11%，固化剂氧化铜17%，填料α -Al20317%,人造金刚石(粒度230/270) 25%。
[0012]将人造金刚石磨料与磷酸铝充分润湿，然后将固化剂、填料与润湿后的人造金刚石磨料混合均匀，最后加入酚醛树脂混合均匀；将混合均匀的料投入到模具中在热压机上在180°C下进行热压成型40min，压制压力为lOMPa，卸模后将磨具置入鼓风干燥箱中按照60°C 固化 2h，90°C 固化 2h, 110°C 固化 1.5h, 120°C 固化 2.5h, 140°C 固化 lh, 160°C 固化 lh,180°C固化4h的工艺进行固化。
[0013]实施例2
按体积比取:聚酰亚胺树脂粉40%，磷酸铝溶液10%，固化剂氧化铜10%，填料碳化硅15%，立方氮化硼(粒度140/170) 25%。
[0014]将立方氮化硼磨料与磷酸铝充分润湿，然后将固化剂、填料与润湿后的磨料混合均匀，最后加入聚酰亚胺树脂粉混合均匀；将混合均匀的料投入到模具中在热压机上在230°C下进行热压成型40min，压制压力为15MPa，卸模后将磨具置入鼓风干燥箱中按照60°C 固化 2h，120°C 固化 2h，180°C 固化 2h，200°C 固化 lh，210°C 固化 lh，230°C 固化 4h 的工艺进行固化。
【主权项】
1.一种无机与有机复合结合剂的超硬磨具，其特征在于:所述超硬磨具是由下述体积百分比的材料制备而成，其中:超硬磨料10%~30%，热固性树脂粉30?50%，磷酸盐粘结剂8?12%，固化剂10?29%，填料10?29% ;其中，所述的超硬磨料为人造金刚石或立方氮化硼；所述热固性树脂粉为酚醛树脂或聚酰亚胺树脂；所述的磷酸盐粘结剂为磷酸铝、磷酸镁或磷酸钛中的任意一种；所述的固化剂为氧化铜；填料为氧化铝或碳化硅微粉。
2.一种用于制备权利I所述超硬磨具的方法，其特征在于:首先将超硬磨料与磷酸盐粘结剂充分混合润湿，然后将固化剂、填料与润湿后的超硬磨料混合均匀，再加入热固性树脂粉混合均匀，最后将混合均匀的料投入到模具中在热压机上进行热压成型，卸模后将磨具置入鼓风干燥箱中后固化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:当采用酚醛树脂与磷酸盐复合结合剂制备超硬磨具时，其热压成型工艺为:热压180°C，压制压力为10?15MPa，热压时间为40min ;后固化工艺为:分别在60°C条件下固化2h，90°C固化2h，11 (TC固化1.5h，120°C固化2.5h，140°C固化lh，160°C固化lh，最后在180°C条件下固化4h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:当采用聚酰亚胺树脂与磷酸盐复合结合剂制备超硬磨具时，其热压成型工艺为:热压230°C，压制压力为10?15MPa，热压时间为40min ;后固化工艺为:分别在60°C条件下固化2h，120°C固化2h，180°C固化ai，200°C固化Ih，210°C固化Ih，最后在230°C条件下固化4h。
【专利摘要】一种无机与有机复合结合剂的超硬磨具及其制备方法，其特征在于：所述超硬磨具是由下述体积百分比的材料制备而成：其中：超硬磨料10%~30%，热固性树脂粉30～50%，磷酸盐粘结剂8～12%，固化剂10～29%，填料10～29%；制备方法如下：将复合结合剂和磨料经过混匀后，热压成型，后固化制得复合结合剂超硬磨具。采用本发明制备的超硬磨具与树脂结合剂的超硬磨具相比具有较高强度，更高的耐热性，同时还具有优良的磨削性能。
【IPC分类】B24D18-00, B24D3-34, B24D3-02
【公开号】CN104669128
【申请号】CN201510115835
【发明人】张琳琪, 董会娟, 彭进, 赵芬芬, 候永改
【申请人】河南工业大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月17日