技术领域本发明涉及超硬珩磨技术领域，特指一种混合式超硬珩磨油石的制备方法。特别是一种镀钨磨粒超硬珩磨油石的制备方法，其目的在于增强磨粒与金属粘接剂之间的界面结合和优化制备工艺以提高珩磨油石的磨削效率、自锐性、使用寿命和降低生产成本。
背景技术：
超硬珩磨是一种利用金刚石或/和CBN为磨粒的珩磨工具(如珩磨杆、盘、轮、盘等)对金属、陶瓷、玻璃、硬质合金工件内孔、外圆面、平面、特殊曲面等表面进行光整和精整的加工方法。超硬珩磨工具广泛应用于工程与矿山机械、能源化工、电子电器、航空航天、车辆船舶等行业，高性能的超硬珩磨工具具有高效率、高精度、长寿命、自锐性强、不堵塞、无需修整等优点。超硬珩磨工具的研制涉及材料配方组成(如金属结合剂配方、磨粒含量、组成及粒度级配等)、成型、烧结、以及珩磨刀套与金属件的焊接工艺、珩磨工具的外部结构设计等诸多方面。现有超硬珩磨油石，长时间工作的情况下会发生失效，失效的原因在于其结合剂中的金刚石或CBN失去磨削作用，而造成这种情况的原因有两种：(1)金刚石或CBN与金属结合剂之间的结合力不够，使得磨削过程中磨粒脱落；(2)金属结合剂的自锐性不够，表层磨粒脱落之后，底层的磨粒无法快速的暴露出来，油石失去磨削性能。针对这两个原因，一方面需要对磨粒进行金属化预处理，同时还要选用合适的珩磨油石金属基体。根据资料检索，关于金刚石的表面金属化改性，为了改善金刚石与金属材料的界面结合性能，一些科技工作者对金刚石表面镀覆一层金属，如中国专利ZL201110160262.0“一种珩磨砂条”对金刚石磨粒进行镀Ni预处理；中国专利ZL201310322141.0“一种金刚石表面镀钨的方法”和文献“汤小文,刘清友.金刚石的盐浴镀钨,西南石油学院学报,1998,20(4):63-65.”采用钨粉为钨源利用盐浴法在真空炉或电阻炉中对金刚石表面镀钨，与本申请相比，由于反应过程中钨原子的洁净度差,使得其镀钨前处理过程更复杂，钨源成本也更高，且未进一步和镀钨CBN磨粒与金属结合剂进行烧结制备超硬珩磨油石；如中国专利201510115052.8“一种新型高导热铜基复合材料制备方法”和文献“李宾华,张迎九.金刚石表面扩散镀钨的研究,金刚石与磨料磨具工程,2015,35(1):17-20”为采用W或WO3粉与金刚石直接混合在管式炉中加热扩散镀钨；如中国专利ZL200610156074.X“金刚石、立方氮化硼颗粒表面镀钨、铬、钼的方法及设备”和NeubauerE,KladlerG,Eisenmenger-SittnerC，etal,InterfaceDesigninCopper-DiamondcompositebyusingPVDandCVDcoateddiamonds.AdvancedMaterialsResearch,2009,59:214-219”为采用化学或物理气相沉积工艺在金刚石或CBN磨粒表面形成镀钨层；如文献“王艳辉，王明智，关长斌,镀W金刚石与金属结合剂界面成分、结构及结合性能,人工晶体学报,1993,22(1):68-72”为采用磁控溅射方法镀钨；如中国专利201510643288.9“一种应用于石材切割刀具的新型金刚石镀覆工艺”为采用水热合成工艺在金刚石颗粒形成含镀钨层，如文献“TanZQ,LiZJ,FanGL,etal,Enhancedthermalconductivityindiamond/aluminumcompositeswithatungsteninterfacenanolayer.Materials&Design,2013,47:160-166.”和文献“程少辉，金刚石表面金属化处理,2014，郑州大学硕士学位论文”采用溶胶凝胶法在金刚石颗粒表面形成镀钨层。根据资料检索，与金刚石很相似，CBN性质稳定，与金属材料的界面结合性能也差。关于CBN磨粒的表面金属化改性，通常都是采用采用磁控溅射设备蒸发镀Ti、Mo、W、Cr及合金等，如文献“王艳辉，王明智，院兴国，真空微蒸发镀Ti、Mo、W、Cr及合金的金刚石、CBN磨料及制品性能检测，金刚石与磨料磨具工程，1995,5(89)：21-24”，也有采用高温高压合成工艺实现立方氮化硼颗粒表面镀氮化钛，如中国专利ZL201310536406.7(一种立方氮化硼颗粒表面镀氮化钛的方法)，或采用电镀或化学镀Ni。根据资料检索，关于混合式超硬珩磨油石，现有的混合式超硬珩磨油石几乎全部直接采用未经预金属化处理的金刚石和CBN磨粒与金属结合剂粉末混合热压烧结，如中国专利201410666702.3“一种混合式超硬磨料珩磨油石”、中国专利201110445617.0“一种珩磨条及其制备和应用”、ZL201110090790.3“一种珩磨条及其制造方法”和文献“陈锋，刘明耀，方向前，方莉俐,摩托车发动机气缸及连杆珩磨加工用超硬材料珩磨油石的研制,金刚石与磨料磨具工程,1998,6(108):7-9”等。以上关于珩磨工具的制备方法，目前存在镀Ti或镀Ni金刚石或CBN磨粒应用于珩磨油石，而鲜见将镀钨金刚石或CBN磨粒应用于珩磨油石，更未见镀钨金刚石和CBN磨粒用来制备混合式超硬珩磨油石。实际上，金刚石或CBN磨粒镀钨与镀Ti或镀Ni相比，由于Ti和镀Ni活性比W大，在烧结过程中，他们很容易进入珩磨油石的金属基体，如与金属结合剂中的Cu、Sn等金属形成脆性金属间化合物，另外镀Ni还会引起金刚石的石墨化，从而影响珩磨油石珩磨性能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种预镀钨金刚石和CBN磨粒与铜基金属结合剂混合热压或在还原气氛中无压烧结制备一种混合式超硬珩磨油石的方法。制备的珩磨油石具有高强高硬，磨削效率高，自锐性强、使用寿命长等优点。为了实现上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的，一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，该方法由如下步骤组成：(1)分别利用熔盐和磁控溅射法将金刚石和CBN磨粒进行镀钨预处理。(2)将配好的金属结合剂粉末和镀钨预处理好的两种磨粒按一定比例混合得到混合料，加无水乙醇球磨，并干燥，研磨。(3)将球磨好的混合粉末置于热压模具中直接热压烧结，或置于钢模中模压成型，再在还原气氛无压致密化烧结得到所述混合式超硬珩磨油石。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的金刚石磨粒的熔盐法镀钨处理，其钨源包括钨酸铵、仲钨酸铵、偏钨酸铵或三氧化钨中的一种或几种，其中使用的盐组成为氯化钠、氯化钾、氯化钡、碳酸钠、硫酸钠中的两种或三种，具体方法为：(1)将金刚石、钨源(以钨原子摩尔数计算)、盐以10-20：1：10-20的摩尔比混合，其中金刚石粒度为10-120μm，所使用钨源和盐颗粒或粉末均采用市售产品(化学纯或分析纯)，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨24-48h；(2)将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在氩气气氛或真空下加热到1000-1200℃，保温30-120min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的CBN磨粒粒度为80-100μm，依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％的钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在200-800nm。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的金属结合剂粉末，质量分数组成为50-75％的Cu，15-25％的Sn，2-8％的Ag，8-12％的Co，0-5％的Ti、Fe和/或Ni，各金属粉末粒度为40-120μm。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的镀钨预处理好的两种磨粒，占混合料总体积的10-20％，其中CBN磨粒体积比为5-15％。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的球磨工艺为：将镀钨金刚石和CBN磨粒与金属结合剂粉末混合球磨，球磨球为玛瑙球，球磨介质为无水乙醇，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为24-72h。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的热压烧结工艺为在热压烧结机或真空热压炉中进行，烧结温度600-750℃，压力为15-25Mpa，保温时间3-15min。上述的一种混合式超硬珩磨油石的制备方法，所述的模压成型工艺的压力为300-500MPa，保压时间为1-2min,还原气氛中烧结温度为700-900℃，保温时间为0.5-4h，升温速率为5-20℃/min。本申请主要通过对超硬磨粒(金刚石和CBN)表面镀钨金属化预处理，使其与Cu-Sn-Ag-Co系金属基体烧结紧密结合，一方面可保持超硬磨粒在珩磨加工过程中的高切削性能，同时可保证镀钨层在烧结过程不会进入金属基体，并与之反应形成脆性化合物，而损伤金属基体的性能。为了使镀W层与磨粒之间紧密结合且不能发生漏镀现象，一般要求镀钨层厚度为亚微米(如200-800nm)厚度范围，如果镀层太厚或太薄势必导致油石的磨粒容易脱落，从未影响产品的磨削效率和使用寿命。和现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)由于金刚石和CBN采用了预镀钨处理，增强了金刚石、CBN和金属结合剂之间结合力，从而使得制备的珩磨油石在珩磨过程中磨粒不易脱落。(2)采用无压烧结工艺，工艺简便，生产成本低。(3)以金刚石和CBN混合颗粒为磨削主体，制备的混合式珩磨油石具有高强高硬，磨削效率高，自锐性强、使用寿命长等优点。附图说明图1是经过熔盐镀钨处理的金刚石颗粒。图2是烧结成型的混合式珩磨油石试样。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。本发明所述的熔盐法镀钨预处理步骤包括：(1)将金刚石、钨源(市售钨酸铵、仲钨酸铵、偏钨酸铵或三氧化钨中的一种或几种，化学纯或分析纯)、盐(市售氯化钠、氯化钾、氯化钡、碳酸钠、硫酸钠中的两种或三种，化学纯或分析纯)以10-20：1：10-20的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨24-48h；(2)将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在氩气气氛中或真空下加热到1000-1200℃，保温30-120min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石。本发明所述的CBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在200-800nm。本发明所述的金属结合剂粉末质量分数组成为50-75％的Cu，15-25％的Sn，2-8％的Ag，8-12％的Co，0-5％的Ti、Fe和/或Ni,各金属粉末粒度为40-120um。本发明所述的球磨的球磨球为玛瑙球，球磨介质为无水乙醇，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为24-72h。本发明包含一种利用表面镀钨金刚石和CBN磨粒制备混合式超硬珩磨油石的方法，该方法由如下步骤组成：(1)分别利用熔盐法和磁控溅射法将粒度为10-120μm金刚石粉末和80-100μmCBN颗粒进行镀钨预处理。(2)将配好的金属结合剂粉末和镀钨预处理好的两种磨粒按一定比例混合加无水乙醇球磨，并干燥，研磨。(3)将球磨好的混合粉末置于热压模具中直接热压烧结，或置于钢模中模压成型，再在还原气氛无压烧结。实施案例1(1)将市售粒度约为120μm金刚石、钨酸铵(以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:氯化钾＝1:1，摩尔比)以20：1：20的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨24h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在真空下加热到1000℃，保温120min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石。将市售粒度约为80μmCBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在800nm。(2)将上述得到的体积比为2％镀钨金刚石和体积比为8％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为50％的Cu，25％的Sn，8％的Ag，12％的Co，5％的Ti，粒度约为40μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为24h，将球磨好的粉末晾干研磨备用；(3)将球磨好的混合粉末置于石墨模具中在热压烧结机烧结，烧结温度750℃，压力为15Mpa，保温时间3min。待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石。实施案例2(1)将市售粒度约为120μm金刚石、仲钨酸铵(以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:碳酸钠:氯化钡＝1:1:1，摩尔比)以15：1：15的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨48h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在真空下加热到1100℃，保温60min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石；将市售粒度约为100μm的CBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在200nm。(2)将上述得到的体积比为3％镀钨金刚石和体积比为10％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为50％的Cu，25％的Sn，8％的Ag，12％的Co，5％的Ni，粒度约为60μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为48h，将球磨好的粉末晾干研磨备用。(3)将球磨好的混合粉末置于石墨模具中在热压烧结机烧结，烧结温度650℃，压力为20Mpa，保温时间5min。待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石。实施案例3(1)将市售粒度约为120μm金刚石、偏钨酸铵(以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:碳酸钠:硫酸钠＝1:1:1，摩尔比)以15∶1∶15的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨36h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在真空下加热到1200℃，保温30min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石；将市售粒度约为90μm的CBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在约500nm。(2)将上述得到的体积比为3％镀钨金刚石和体积比为15％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为50％的Cu，25％的Sn，8％的Ag，12％的Co，2.5％的Ti和2.5％的Fe，粒度约为40μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为48h，将球磨好的粉末晾干研磨备用。(3)将球磨好的混合粉末置于石墨模具中在真空热压炉烧结，烧结温度600℃，压力为25Mpa，保温时间15min。待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石。实施案例4(1)将市售粒度约为120μm金刚石、三氧化钨(以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:氯化钾＝1:1，摩尔比)以10∶1∶10的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨48h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在氩气气氛中加热到1200℃，保温60min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石(如图1)，从图1中可以看出，在经过镀覆后金刚石表面明显镀覆上了一层膜状物，金刚石棱角十分清晰保持了较为完整的晶形，基本保持了金刚石最初的形态，没有漏镀现象；将市售粒度约100μmCBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在约500nm。(2)将上述得到的体积比为10％镀钨金刚石和体积比为5％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为65％的Cu，20％的Sn，5％的Ag，10％的Co，粒度约为120μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为72h，将球磨好的粉末晾干研磨备用。(3)将球磨好的混合粉末置于石墨模具中在热压烧结机烧结，烧结温度650℃，压力为15Mpa，保温时间3min。待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石(如图2)，从图2可以看出，试样烧结致密，气孔率小于1％，经进一步测试表明：硬度HRB大于96，弯曲强度大于420MPa。实施案例5(1)将市售粒度约为10μm金刚石、钨酸铵+仲钨酸铵+偏钨酸铵(可以以任意比混合，本实施例为1∶1：1，以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:氯化钾＝1:1，摩尔比)以10∶1∶10的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨48h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在在真空气氛中加热到1100℃，保温60min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石；将市售粒度约100μmCBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在700nm左右。(2)将上述得到的体积比为5％镀钨金刚石和体积比为10％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为65％的Cu，20％的Sn，5％的Ag，10％的Co，粒度约为120μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为72h，将球磨好的粉末晾干研磨备用。(3)将球磨好的混合粉末置于钢模中模压成型，压力为300MPa，保压时间为2min,烧结温度900℃，保温时间为0.5h，在800℃温度以下升温速率为20℃/min，在800-900℃升温速率为5℃/min，待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石。实施案例6(1)将市售粒度约为10μm金刚石、钨酸铵+三氧化钨(可以以任意比混合，本实施例为1：1以钨原子摩尔数计算)、盐(氯化钠:氯化钾＝1:1，摩尔比)以10：1：10的摩尔比混合，然后置于球磨罐内进行滚筒球磨48h；将球磨好的混合粉末取出，置于氧化铝坩埚中，在氩气气氛中加热到1200℃，保温60min，将所得产物经多次超声波振动和蒸馏水煮沸以去除盐，即得到镀钨金刚石；将市售85μmCBN磨粒依次在HNO3和NaOH溶液中煮洗并漂洗净化处理后，置于磁控溅射镀膜机内，以质量分数为99.9％钨为靶材，装在料盘内超声振动以使镀膜均匀，镀膜厚度控制在300nm左右。(2)将上述得到的体积比为5％镀钨金刚石和体积比为15％镀钨CBN磨粒与金属粉末(质量组成为75％的Cu，15％的Sn，2％的Ag，8％的Co，粒度约为120μm)混合球磨，其中球磨球为玛瑙球，球磨介质为酒精，球料比为1:1，球磨转速为100r/min，球磨时间为72h，将球磨好的粉末晾干研磨备用。(3)将球磨好的混合粉末置于钢模中模压成型，压力为500MPa，保压时间为1min，烧结温度700℃，保温时间为4h，在600℃温度以下升温速率为20℃/min，在600-700℃升温速率为5℃/min，待炉冷，取出，即得混合式超硬珩磨油石。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。