本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑及其制備方法和使用方法。

背景技術(shù)：

金剛石磨料工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)被譽(yù)為磨料行業(yè)所取得的具有里程碑意義的突破性成果，從此材料的加工進(jìn)入了一個(gè)有條件可以實(shí)現(xiàn)高效精密作業(yè)的時(shí)代。幾乎從此起步，各國(guó)以高效精密加工為目的的各類金剛石固結(jié)磨料工具也開(kāi)始蓬勃發(fā)展起來(lái)。

而制作金剛石磨料工具所使用的金屬結(jié)合劑大多采用青銅、鐵、鈷、鎳合金為主要結(jié)合材料，所采用的方法多為燒結(jié)法。從根本上說(shuō)金剛石工具的制作是由粉末成形和燒結(jié)兩道工序組成的，在特殊情況下，成形工序并不重要，但是燒結(jié)工序或相當(dāng)于燒結(jié)的高溫工序是不可缺少的。燒結(jié)也是金剛石工具生產(chǎn)過(guò)程的最后一道主要工序，對(duì)最終產(chǎn)品的性能起決定作用，因?yàn)闊Y(jié)造成的廢品無(wú)法通過(guò)后續(xù)工序挽救，燒結(jié)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著“把關(guān)”的作用。

但在燒壓過(guò)程中，由于燒壓所用的石墨模具與金剛石磨料工具緊密接觸，在高溫下低熔點(diǎn)的金屬結(jié)合劑部分熔化，浸入石墨模具的微小空隙中，與石墨模具發(fā)生粘接，開(kāi)模分型會(huì)造成金剛石工具出現(xiàn)斷裂、變形等缺陷，降低了制作金剛石磨料工具的成功率，同時(shí)降低了石墨模具的使用壽命。

于是，出現(xiàn)了分型劑，但是在使用目前常用的分型劑時(shí)也出現(xiàn)很多問(wèn)題，比如高分子量分型劑典型的缺陷就是分型次數(shù)不理想、連續(xù)分型不達(dá)標(biāo)；金屬型分型劑在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)粘接、積碳現(xiàn)象等等，以上常見(jiàn)的分型劑的主要問(wèn)題可以總結(jié)為耐高溫性能不理想，耐化學(xué)反應(yīng)性能不夠高，不易清除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑及其制備方法和使用方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各組分的重量百分比之和為100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范圍均為0-40μm。

上述的金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的制備方法，包括如下步驟：

按上述的配方稱取各原料后，球磨混合，即可得金屬粉末燒壓石墨模具用碳基分型劑。

所得金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的使用方法，包括如下步驟：

S1、將石墨模具表面清灰；

S2、使用軟毛刷粘取碳基分型劑均勻刷涂于石墨模具表面；

S3、金屬胎體金剛石工具燒結(jié)；

S4、冷卻分型；然后重復(fù)步驟S1-S4。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所得的碳基分型劑具有理想的耐高溫性能、理想的耐化學(xué)反應(yīng)性能，且易清除；使用本發(fā)明所得的碳基分型劑可以使得石墨模具與金剛石磨料工具具有良好的分離性，大大提高了金剛石磨料工具制作的成功率以及增加了石墨模具的使用壽命；使用時(shí)厚度可以調(diào)控并且可以長(zhǎng)期存放，從而大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的背散射圖。

圖2金剛石超薄鋸片與石墨模具黏連橫截面微觀形貌圖。

圖3石墨模具與金屬胎體金剛石鋸片黏連橫截面拋光后的微觀形貌圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各組分的重量百分比之和為100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范圍均為0-40μm。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了上述金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的制備方法，包括如下步驟：

按上述的配方稱取各原料后，球磨混合，即可得金屬粉末燒壓石墨模具用碳基分型劑。

所得金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的使用方法，包括如下步驟：

S1、將石墨模具表面清灰；

S2、使用軟毛刷粘取碳基分型劑均勻刷涂于石墨模具表面；

S3、金屬胎體金剛石工具燒結(jié)；

S4、冷卻分型；然后重復(fù)步驟S1-S4。

本具體實(shí)施由于配方中含有大量的碳粉具有很好的導(dǎo)電性(不會(huì)對(duì)石墨模具與金屬胎體金剛石工具之間的導(dǎo)電性產(chǎn)生負(fù)面影響)，同時(shí)其潤(rùn)滑性良好使石墨模具與金剛石磨料工具具有良好的分離性，消除金剛石工具在不使用碳基分型劑時(shí)出現(xiàn)的斷裂、變形等缺陷，大大提高了金剛石磨料工具制作的成功率。同時(shí)，金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑配方中的碳粉、Na₂CO₃粉、MgCO₃粉、Al₂O₃粉、SiO₂粉以及CaCO₃粉填充于石墨表面的微小空隙中，不與石墨模具發(fā)生反應(yīng)，也不與金屬結(jié)合劑發(fā)生反應(yīng)，更不與金剛石發(fā)生反應(yīng)。故不會(huì)形成較強(qiáng)的機(jī)械咬合力。

本具體實(shí)施中各個(gè)組分都有其特定的作用(碳粉即石墨相對(duì)于其他分型劑來(lái)說(shuō)導(dǎo)電性較好且其耐高溫性良好，同時(shí)由于其潤(rùn)滑性良好，使石墨模具與金剛石工具分離性很好；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有粘接性，使分型劑能較好的粘在模具表面，不會(huì)在合模燒結(jié)前從石墨模具表面掉落；CaCO₃粉使平鋪在石墨模具上的分型劑均勻，同時(shí)與Al₂O₃粉和SiO₂粉具有支撐作用)

本具體實(shí)施配方中各組分的粒度范圍為0-40μm，使用時(shí)涂抹的厚度可隨意調(diào)控，只需根據(jù)工況條件進(jìn)行選擇，并且不影響金剛石工具的成型性。

本具體實(shí)施所得的碳基分型劑可長(zhǎng)期存放，制作簡(jiǎn)潔，只需分型劑各組份按配比稱重后進(jìn)行球磨混合可得，使用時(shí)用軟毛刷將配好的碳基分型劑涂刷在石墨表面即可。

本發(fā)明提供的金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的背散射圖1所示。

圖2是沒(méi)有使用碳基分型劑燒壓超薄金剛石鋸片時(shí)，鋸片與石墨模具黏連橫截面的微觀形貌圖，右邊黑色部分是石墨模具，左邊淺色部分是金屬胎體金剛石超薄鋸片。我們可以從圖中看到石墨模具表面并不光滑，內(nèi)部不致密有裂紋與空隙。金屬胎體高溫時(shí)流動(dòng)性好，侵入到石墨模具中，冷卻收縮后形成較緊密的機(jī)械結(jié)合，無(wú)法分型取出鋸片，如果強(qiáng)制開(kāi)型會(huì)造成鋸片與模具損壞。

圖3是在沒(méi)有使用碳基分型劑燒壓超薄金屬胎體金剛石鋸片時(shí)，鋸片與石墨模具黏連斷口拋光后的形貌。圖中中間淺色部分是超薄金屬胎體金剛石鋸片，兩邊黑色部分是石墨模具。從圖中可以明顯看到金屬胎體金剛石鋸片中低熔點(diǎn)的金屬在高溫條件部分熔化，浸人石墨模具的微小間隙中從而與石墨模具產(chǎn)生緊密的機(jī)械結(jié)合。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致石墨模具無(wú)法開(kāi)型取出鋸片，如果強(qiáng)行開(kāi)型，會(huì)損壞模具與金剛石鋸片；降低了金屬胎體金剛石工具的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益。

本具體實(shí)施中各個(gè)組分在燒壓成型過(guò)程中具有特定作用(碳粉即石墨具有很好的導(dǎo)電性，同時(shí)其潤(rùn)滑性良好，導(dǎo)電性保障了燒壓過(guò)程中的導(dǎo)電加熱，潤(rùn)滑性易于石墨模具與金剛石工具的分離；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有較好的表面活性，使分型劑能較好的粘在石墨模具表面；CaCO₃粉能使分型劑粉末均勻平鋪在石墨模具表面，同時(shí)與Al₂O₃粉和SiO₂粉在燒壓過(guò)程中起到一定的支撐作用)，使石墨模具與金屬胎體金剛石工具完美分離，不會(huì)出現(xiàn)上面的斷口形貌。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。