用于PCD抛光的金刚石磨轮用金属结合剂、金刚石磨轮及制备方法与流程

本发明属于砂轮结合剂领域，具体涉及一种用于pcd抛光的金刚石磨轮用金属结合剂、金刚石磨轮及制备方法。

背景技术：

金刚石复合片(pcd)是由硬质合金基体和聚晶金刚石层组成的超硬磨具，具体制备时将金刚石微粉与结合剂混合在一起，并同硬质合金基体在超高温、高压条件下烧结制成粗品，再经磨削加工、抛光形成成品。

目前对pcd的抛光大多采用的是树脂结合剂金刚石砂轮或陶瓷结合剂金刚石砂轮，这两种砂轮在使用过程中普遍存在加工寿命偏短、效率偏低，加工过程中易崩裂、划伤产品等现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于pcd抛光的金刚石磨轮用金属结合剂，其结合剂胎体的硬度和强度与pcd抛光过程匹配，尤其适用于制作抛光pcd用金刚石磨轮。

本发明的第二个目的在于提供一种金刚石磨轮，其在抛光pcd时，加工效率高、寿命长，不易发生脱落、崩裂等现象。

本发明的第三个目的在于提供上述金刚石磨轮的制备方法。

为实现上述目的，本发明的用于pcd抛光的金刚石磨轮用金属结合剂的技术方案是：

用于pcd抛光的金刚石磨轮用金属结合剂，由金属和氧化铈组成，所述金属由以下重量份的组分组成：钴50-70份，锡5-10份，银3-8份，铁8-15份，镍15-25份；所述氧化铈的质量为金属质量的1-3％。

本发明提供的金属结合剂，以钴、锡、银、铁、镍和氧化铈联用，具有合适的硬度和强度，对金刚石的把持力好、出刃率高，尤其适用于制作抛光pcd用金刚石磨轮。

为进一步优化金属结合剂在应用时的各项综合性能，优选的，所述金属由以下重量份的组分组成：钴60份，锡5份，银3份，铁12份，镍20份。

本发明的金刚石磨轮的技术方案是：

一种金刚石磨轮，由金属结合剂和金刚石制成，所述金属结合剂由金属和氧化铈组成，所述金属由以下重量份的组分组成：钴50-70份，锡5-10份，银3-8份，铁8-15份，镍15-25份；所述氧化铈的质量为金属质量的1-3％。

本发明提供的金刚石磨轮，主要用于pcd的抛光加工，其加工效率和使用寿命是同条件下陶瓷、树脂结合剂金刚石砂轮的数倍。在抛光加工时，不会出现传统金属结合剂在应用时的易堵塞、变钝、起热等现象，加工效率高、寿命长，抛光加工过程不易出现脱落、崩裂等现象。

优选的，所述金属由以下重量份的组分组成：钴60份，锡5份，银3份，铁12份，镍20份。

从进一步优化磨削效率方面考虑，优选的，金刚石和金属结合剂的体积比为1:20-25。金刚石优选二型金刚石。

本发明的金刚石磨轮的制备方法的技术方案是：

一种上述金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：将金属结合剂和金刚石混合均匀，在保护气氛下热压烧结成型；所述热压烧结的温度为750-850℃。

本发明的金刚石磨轮的制备方法，制备工艺简单，制备效率高，适应于大规模工业化生产。

热压烧结过程能够使金属结合剂与金刚石充分结合即可，优选的，所述热压烧结的保温时间为2-3h，压力为15-20mpa。

附图说明

图1为本发明实施例制成的金刚石磨轮的结构示意图；

图2为对比例1制成的金刚石磨轮的工作面磨削图；

图3为本发明实施例1制成的金刚石磨轮的工作面磨削图；

图4为对比例2制成的金刚石磨轮的工作面磨削图；

其中，1-基体，2-工作层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

以下实施例所涉及的原料均为市售产品。金属结合剂中钴的粒径18-21μm，锡的33-36μm，银的粒径为33-46μm、铁的粒径为33-36μm、镍的粒径为33-36μm。氧化铈为市售分析纯。

金刚石优选1型金刚石或者2型金刚石。

一、本发明的金刚石磨轮及其制备方法的具体实施例

实施例1

本实施例的金刚石磨轮，由金属结合剂和二型金刚石重量比20：1制成，金属结合剂由金属和氧化铈组成，金属由以下重量份的组分组成：钴60份，锡5份，银3份，铁12份，镍20份，氧化铈的质量为金属质量的2％。

本实施例的金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：将钴、锡、银、铁、镍、氧化铈按配比混合均匀，然后加入金刚石混合均匀，在氮气保护条件下进行热压成型烧结，热压成型烧结的压力为15mpa，温度为850℃，时间为2h，后出炉自然冷却至室温，然后进行常规后加工。

本实施例的金刚石磨轮的规格为φ350*φ127*38*50*5，结构示意图如图1所示，包括基体1和工作层2，基体为铸造铝材质，工作层烧结成型后使用金属胶与基体粘合。

实施例2

本实施例的金刚石磨轮，由金属结合剂和二型金刚石按重量比23:1制成，金属结合剂由金属和氧化铈组成，金属由以下重量份的组分组成：钴65份，锡7份，银5份，铁8份，镍15份，氧化铈的质量为金属质量的3％。

本实施例的金刚石磨轮的制备方法，与实施例1的制备方法的不同之处在于：烧结的压力为20mpa，温度为750℃，时间为3h。

实施例3

本实施例的金刚石磨轮，由金属结合剂和二型金刚石按重量比25:1制成，金属结合剂由金属和氧化铈组成，金属由以下重量份的组分组成：钴55份，锡8份，银6份，铁10份，镍21份，氧化铈的质量为金属质量的1％。

实施例3的金刚石磨轮的制备方法，可参考实施例1进行。

二、本发明的用于pcd抛光的金刚石磨轮用金属结合剂的实施例，与以上实施例1-3中的金属结合剂相同，在此不再详述。

三、对比例

对比例1

本对比例的金刚石磨轮，与实施例1的金刚石磨轮的区别仅在于金属结合剂的组成不同，具体为：金属由以下重量份的组分组成：钴60份，锡5份，银3份，铁17份，镍15份，氧化铈的质量为金属质量的2％。

对比例2

本对比例的金刚石磨轮，与实施例1的金刚石磨轮的区别仅在于金属结合剂的组成不同，具体为：金属由以下重量份的组分组成：钴60份，锡5份，银3份，铁7份，镍25份，氧化铈的质量为金属质量的2％。

四、实验例

实验例1

本实验例测试实施例1、对比例1、对比例2的金刚石磨轮的洛氏硬度hrc，其洛氏硬度hrc分别为80、75、88。实施例1的金刚石磨轮的硬度适中。

实验例2

本实验例将对比例1、实施例1、对比例2的金刚石磨轮进行pcd磨削抛光，其抛光面用的光学显微镜放大投影所得示图分别如图2-4所示。

由图2可以看出，金刚石过早脱落太多，加工寿命偏短，表明对比例1的结合剂胎体偏软，不适合pcd的抛光加工。由图4可以看出，对比例3的金刚石磨轮工作面的金刚石出刃率太低，基本上形成了一个光滑面，在加工过程中出现打滑，说明其结合剂胎体偏硬，加工效率低。从图3可以看出，实施例1的结合剂胎体对金刚石的把持力好，出刃率高，表明其结合剂胎体的硬度适中，适合pcd的抛光加工，具有加工寿命长、加工效率高的特点。

实验例3

本实验例以实施例1的配方为基础配方，使用市售陶瓷结合剂、树脂结合剂进行替换，制作成相同规格的磨轮，然后对pcd进行抛光加工，加工效果如表1所示。

表1不同结合剂磨轮对pcd的抛光加工对比

由表1的结果可知，在同等条件下对pcd进行抛光加工，在加工效率和使用寿命方面，实施例1的金属结合剂磨轮为同条件下陶瓷、树脂结合剂金刚石砂轮的数倍，证明实施例1的金刚石磨轮在加工pcd方面效果极佳，具有更高的加工效率和使用寿命。