一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成：金剛石粉末55%?60%，鐵粉15%?20%，銅粉12%?15%，鉻粉3%?7%，鋁粉3%?7%，錳粉1%?3%，稀土金屬粉0.6%?0.8%。本發(fā)明在金剛石砂輪配方中按科學(xué)配比添加稀土元素，提高了砂輪胎體材料的力學(xué)性能，如提高抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性；優(yōu)化了砂輪的磨削性能，如磨削效率提高，線速度提升，磨耗減少；制成的砂輪自銳性好。
【專利說明】一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金剛石砂輪【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方。

【背景技術(shù)】
[0002]金剛石砂輪具有磨削效率高，加工質(zhì)量好，加工精度高，壽命長等特點(diǎn)，成為硬脆材料加工工具之首選。由于金剛石磨料所具有的特性(硬度高、抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好)，使金剛石磨具在磨削加工中成為磨削硬脆材料及硬質(zhì)合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用壽命長，同時(shí)還可改善勞動(dòng)條件。制作的金剛石工具適宜加工硬脆的難加工材料，如硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、先進(jìn)陶瓷、石材、半導(dǎo)體、鐵氧體以及碳化硼、剛玉燒結(jié)體等材料在機(jī)械、電子、建筑、鉆探、醫(yī)學(xué)光學(xué)玻璃加工等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]但金剛石工具在使用過程中還存在問題，具體表現(xiàn)為金剛石顆粒在工作中易于脫離，降低了金剛石工具的使用壽命及性能水平。據(jù)報(bào)導(dǎo)占金剛石工具大部分的孕鑲式工具中金剛石的利用率僅60%左右。
[0004]許多研究證實(shí)稀土元素及其化合物所具有一系列獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，能夠改善粉末工具材料的組織結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化工具材料的強(qiáng)度、沖擊韌性、抗氧化性和耐磨性等性能。目前，為了提高金剛石砂輪性能，本發(fā)明研究開發(fā)了添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，優(yōu)化了金剛石砂輪的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，根據(jù)本發(fā)明材料配方生產(chǎn)的金剛石砂輪力學(xué)性能和磨削性能得到顯著提高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末55%?60%，鐵粉15%?20%，銅粉12%?15%，鉻粉3%?7%，鋁粉3%?7%,錳粉I %?3%，稀土金屬粉0.6%?0.8%。
[0008]本發(fā)明所述的添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，優(yōu)選地，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末58 %，鐵粉17 %，銅粉13.3%，鉻粉5 %，鋁粉4%，錳粉2 %，稀土金屬粉0.7%。
[0009]本發(fā)明所述的稀土金屬粉優(yōu)選為鈰粉、釤粉、釹粉中的一種。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的材料配方，添加稀土元素金剛石砂輪制備方法如下:
[0011](I)制備粉末混合物:取鐵粉、銅粉、鉻粉、鋁粉、錳粉、稀土金屬粉混合均勻，過200?300目篩，再加入粒度為45/50金剛石粉末，放入混料機(jī)中混合20?24小時(shí)，得到粉末混合物；
[0012](2)成型:將粉末混合物平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為250?260°C，壓力為120?125MPa，保壓2?3小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0013](3)燒結(jié):將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，5?7小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度800?1000°C，保溫15?35min，燒結(jié)壓力為7?12MPa，冷卻至室溫，取出；
[0014](4)加工檢驗(yàn):將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]在金剛石砂輪配方中按科學(xué)配比添加稀土元素，提高了砂輪胎體材料的力學(xué)性能，如提高抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。本發(fā)明優(yōu)化了砂輪的磨削性能，如磨削效率提高，線速度提升，磨耗減少；制成的砂輪自銳性好。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1
[0019]一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末54%，鐵粉18.3%，銅粉14%，鉻粉?%,鋁粉3%，錳粉3%，鈰粉0.7%。
[0020]添加稀土元素金剛石砂輪的制備方法，如下:
[0021](I)制備粉末混合物:取鐵粉、銅粉、鉻粉、鋁粉、錳粉、鈰粉混合均勻，過200目篩，再加入粒度為45/50金剛石粉末，放入混料機(jī)中混合20小時(shí)，得到粉末混合物；
[0022](2)成型:將粉末混合物平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為250°C，壓力為120MPa，保壓3小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0023](3)燒結(jié):將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，5小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度800°C，保溫35min，燒結(jié)壓力為12MPa，冷卻至室溫，取出；
[0024](4)加工檢驗(yàn):將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0025]實(shí)施例2
[0026]一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末55%，鐵粉20%，銅粉15%，鉻粉3%，鋁粉5.4%，錳粉I %，釤粉0.6%。
[0027]添加稀土元素金剛石砂輪制備方法，如下:
[0028](I)制備粉末混合物:取鐵粉、銅粉、鉻粉、鋁粉、錳粉、釤粉混合均勻，過230目篩，再加入粒度為45/50金剛石粉末，放入混料機(jī)中混合21小時(shí)，得到粉末混合物；
[0029](2)成型:將粉末混合物平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為253°C，壓力為122MPa，保壓2.5小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0030](3)燒結(jié):將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，6小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度850°C，保溫30min，燒結(jié)壓力為lOMPa，冷卻至室溫，取出；
[0031](4)加工檢驗(yàn):將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0032]實(shí)施例3
[0033]一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末58%，鐵粉17%，銅粉13.3%，鉻粉5%，鋁粉4%，錳粉2%，釹粉0.7%。
[0034]添加稀土元素金剛石砂輪的制備方法，如下:
[0035](I)制備粉末混合物:取鐵粉、銅粉、鉻粉、鋁粉、錳粉、釹粉混合均勻，過250目篩，再加入粒度為45/50金剛石粉末，放入混料機(jī)中混合22小時(shí)，得到粉末混合物；
[0036](2)成型:將粉末混合物平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為255°C，壓力為123MPa，保壓2.5小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0037](3)燒結(jié):將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，6小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度900°C，保溫25min，燒結(jié)壓力為9MPa，冷卻至室溫，取出；
[0038](4)加工檢驗(yàn):將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0039]實(shí)施例4
[0040]一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末60%，鐵粉15%，銅粉12%，鉻粉3%，鋁粉?%,錳粉2.20Z0 ’釹粉0.8%。
[0041]添加稀土元素金剛石砂輪制備方法，如下:
[0042](I)制備粉末混合物:取鐵粉、銅粉、鉻粉、鋁粉、錳粉、釹粉混合均勻，過300目篩，再加入粒度為45/50金剛石粉末，放入混料機(jī)中混合24小時(shí)，得到粉末混合物；
[0043](2)成型:將粉末混合物平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為260°C，壓力為125MPa，保壓2小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0044](3)燒結(jié):將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，7小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度1000°C，保溫15min，燒結(jié)壓力為7MPa，冷卻至室溫，取出；
[0045](4)加工檢驗(yàn):將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0046]對比例
[0047]通過實(shí)驗(yàn)選擇了一種性能比較好的現(xiàn)有金剛石砂輪配方作為對比例?，F(xiàn)有砂輪配方，由以下重量百分比的原料制成:金剛石粉末45 %，酚醛樹脂粉35 %，銅粉15 %，氧化鉻粉末5 %，氧化鋅粉末5 %，制備步驟如下:
[0048](I)取酚醛樹脂粉、銅粉、氧化鉻粉末、氧化鋅粉末，放入混料機(jī)中混合21小時(shí)，過230目篩，得到結(jié)合劑；
[0049](2)將金剛石粉末與結(jié)合劑放入混料機(jī)內(nèi)混合5小時(shí)，然后慢慢加入原料總重量的2%的丙烯酸乳液繼續(xù)混合6小時(shí)，再過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，得砂輪混合料；
[0050](3)將砂輪混合料平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平，置入液壓機(jī)定模熱壓，溫度為252°C，壓力為121MPa，保壓3小時(shí)，冷卻出模后得砂輪坯體；
[0051](4)將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，6小時(shí)升溫至190°C，然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度725°C，保溫1.5小時(shí)，冷卻至室溫取出；
[0052](5)將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工，檢驗(yàn)合格后包裝、入庫，得成品。
[0053]試驗(yàn)例
[0054]本發(fā)明實(shí)施例1?4與對比例金剛石砂輪的性能對比見表I和表2:
[0055]表I實(shí)施例1?4與對比例金剛石砂輪胎體材料抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性的試驗(yàn)結(jié)果
[0056] —序號實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3實(shí)施例4對?:擇廠抗彎強(qiáng)度
' '；r1360 1375 1411 1361 1031
(MPa)______
沖擊韌性
w 'I 20.3 20.9 21.1 20.5 17.2
(J/m2) _____
[0057]表2實(shí)施例1?4與對比例金剛石砂輪自銳性和磨削性能的試驗(yàn)結(jié)果
[0058]
~~實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3實(shí)施例4對比例 ,、6061625945
耗比"0700119 0.00125 0.00106 0.00127 0.00543
)--!!?-?
Α , 0.2113 0.2195 0.2210 0.1989 0.0984
(g/min)
烤諫產(chǎn)乂 100981019170
(m/s) _____
[0059]注:自銳性為磨削后砂輪金剛石刃口數(shù)量。
[0060]從表I看出，實(shí)施例1?4的胎體材料抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性均強(qiáng)于對比例的，表明在金剛石砂輪配方中按科學(xué)配比添加稀土元素，可提高砂輪胎體材料抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性等力學(xué)性能，從而提高砂輪的力學(xué)性能。從表2可以看出，相較于對比例砂輪，實(shí)施例1?4砂輪的自銳性好，磨耗比小，磨削效率高，線速度快，表明在金剛石砂輪配方中按科學(xué)配比添加稀土元素，可提高砂輪自銳性，減少損耗，提高磨削效率，提升線速度，節(jié)省時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，其特征在于，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末55%?60%，鐵粉15%?20%，銅粉12%?15%，鉻粉3%?7%，鋁粉3%?7%，錳粉1%?3%，稀土金屬粉0.6%?0.8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，其特征在于，由以下重量百分比的原料組成:金剛石粉末58 %，鐵粉17 %，銅粉13.3%，鉻粉5 %，鋁粉4%，錳粉2%，稀土金屬粉0.7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的添加稀土元素金剛石砂輪的材料配方，其特征在于:所述的稀土金屬粉為鈰粉、釤粉、釹粉中的一種。
【文檔編號】B24D3/34GK104209873SQ201410373862
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】蔡元沛, 郭新玲, 宿恒, 張勇, 龍慧玲, 梁安寧, 李發(fā)杭 申請人:桂林創(chuàng)源金剛石有限公司