一种多晶CBN磁性磨料及其制备方法

本发明属于复合材料的制备，具体涉及一种多晶cbn磁性磨料及其制备方法。

背景技术：

1、磁力研磨技术的加工原理为磁场作用下吸附磨料颗粒相互沿磁力线方向链接组成柔性“磁刷”，通过磁刷与工件表面相互产生挤压、滚压和微切削作用，达到去除表面缺陷，提高表面光整度与精度的目的。由此可看出，磁性磨料在该工艺组成中的重要性，是该技术发展推广与应用的核心所在。

2、磁性磨料作为磁力研磨光整加工的磨具，在该种加工方法中起着关键性的作用。磁力研磨技术的核心在于高性能磁性磨粒的制备，而磁性磨料基本组成分为两部分，导磁相基体和硬质研磨相，其中铁磁相的作用为使磨料在磁场作用下能够对工件表面产生足够的研磨压力，而硬质研磨相作用为产生研磨微切削作用。

3、目前，国内主要采用烧结法、粘接法、化学复合镀以及溶胶-凝胶法等工艺制备磁性磨料。但其中烧结法与粘接法后期需要对烧结块进行破碎，由于破碎力度难以控制，导致对磨料形貌、粒径不可控、磨粒相分布不合理以及磨料中存在大量裂痕等问题，最终影响磨料的加工质量；化学复合镀法与溶胶-凝胶法一方面磨料中两相结合性差，另一方面磨料制备的效率低，污染环境，不适宜大批量生产，但工艺复杂、磨料加工精度差、研磨寿命短等问题是限制该方法普遍推广应用的关键。因此，如何从磨料结构设计的角度出发，选择工艺简单、成本低的方法制备同时具有高表面硬度、长寿命的磁性磨料是近年磁力研磨技术研究的难点。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多晶cbn磁性磨料及其制备方法，以解决现有的磁性磨料研磨寿命短，制备工艺复杂的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，包括：

4、将单晶cbn颗粒和aln结合剂均匀混合后，在高温高压下烧结，形成多晶cbn磨粒，多晶cbn磨粒作为磁性磨料的研磨相；

5、将研磨相与铁磁相混合后进行机械球磨，获得磨料，对机械球磨后的磨料进行热处理，得到多晶cbn磁性磨料；球形铁粉作为铁磁相。

6、进一步的，所述单晶cbn的粒度小于3μm，aln结合剂占单晶cbn颗粒与ain结合剂混合物的质量百分比为3～10wt.％，多晶cbn磨粒的粒度为5～20μm。

7、进一步的，所述铁磁相的粒度为200～300μm，研磨相与铁磁相粒径比为1:8，体积比为1:3。

8、进一步的，所述单晶cbn颗粒和aln结合剂均匀混合的时间为3～5h。

9、进一步的，所述高温高压烧结的时间为1～5h，烧结的温度为1200～1800℃，升温速率为3～5℃/min，烧结时施加的压力为4～12gpa。

10、进一步的，所述球磨时采用球磨罐进行球磨，球磨罐抽真空，真空度小于1×10-3pa，球磨转速为350～550r/min，球磨时间6～10h。

11、进一步的，所述进行机械球磨时采用的球磨球为不锈钢小球，球磨球与磨料的体积比为(11～12):1。

12、进一步的，所述研磨相与铁磁相混合时间为60min。

13、进一步的，所述热处理的升温速率为3～5℃/min，热处理温度为1200～1300℃，热处理时间为5～7h，降温速率为5℃/min。

14、第二方面，本发明提供一种多晶cbn磁性磨料，其特征在于，所述多晶cbn磁性磨料根据上述中任一项所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法制得。

15、本发明至少具有以下有益效果：

16、1、本发明单晶cbn颗粒与aln结合剂在高温高压下烧结形成的多晶cbn磨粒作为磁性磨料的研磨相，多晶cbn磨粒具有更高耐磨性，同时多晶cbn磨粒具有高硬度与自锐性，可以提高磁性磨料的研磨性能与研磨寿命；多晶cbn磨粒与铁磁相球形铁粉进行机械球磨，研磨相均匀分布在铁磁相表面，磨粒与球形铁粉形成机械结合，并对球磨后的磨料进行热处理，形成多晶cbn磁性磨料，制备工艺简单；制备出的多晶cbn磁性磨料研磨寿命增加至80min。

17、2、本发明提供的机械球磨-热处理工艺具有工艺简单、结合性好、寿命长等特点，多晶cbn磨粒通过aln结合剂的磨损脱落实现表面微晶cbn的出露，使多晶cbn磨粒表面获得更多微切削刃，磨料可研磨自锐，可达到更好的工件表面质量，多晶cbn磨粒的断裂韧性为单晶cbn颗粒的4倍左右。

18、3、本发明中多晶cbn磨粒在球体表面高度基本一致，在研磨时形成的切削深度也基本一致，这保证了磁性磨料颗粒间的等能性，故能在研磨过程保持良好的加工稳定性和优异的加工效果。

技术特征：

1.一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述单晶cbn的粒度小于3μm，aln结合剂占单晶cbn颗粒与ain结合剂混合物的质量百分比为3～10wt.％，多晶cbn磨粒的粒度为5～20μm。

3.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述铁磁相的粒度为200～300μm，研磨相与铁磁相粒径比为1:8，体积比为1:3。

4.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述单晶cbn颗粒和aln结合剂均匀混合的时间为3～5h。

5.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述高温高压烧结的时间为1～5h，烧结的温度为1200～1800℃，升温速率为3～5℃/min，烧结时施加的压力为4～12gpa。

6.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述球磨时采用球磨罐进行球磨，球磨罐抽真空，真空度小于1×10-3pa，球磨转速为350～550r/min，球磨时间6～10h。

7.根据权利要求6所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述球磨的球料比为(11～12):1。

8.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述研磨相与铁磁相混合时间为60min。

9.根据权利要求1所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法，其特征在于，所述热处理的升温速率为3～5℃/min，热处理温度为1200～1300℃，热处理时间为5～7h，降温速率为5℃/min。

10.一种多晶cbn磁性磨料，其特征在于，所述多晶cbn磁性磨料根据权利要求1-9中任一项所述的一种多晶cbn磁性磨料的制备方法制得。

技术总结
本发明属于复合材料的制备技术领域，具体公开了一种多晶CBN磁性磨料及其制备方法，本发明单晶CBN颗粒与AlN结合剂在高温高压下烧结形成的多晶CBN磨粒作为磁性磨料的研磨相，多晶CBN磨粒具有更高耐磨性，同时多晶CBN磨粒具有高硬度与自锐性，可以提高磁性磨料的研磨性能与研磨寿命；多晶CBN磨粒与铁磁相球形铁粉进行机械球磨，研磨相均匀分布在铁磁相表面，磨粒与球形铁粉形成机械结合，并对球磨后的磨料进行热处理，形成多晶CBN磁性磨料，制备工艺简单；制备出的多晶CBN磁性磨料研磨寿命增加至80min。

技术研发人员：成波,李文生,张辛健,陈瑞瑞,王玉,赵旭东
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15