一種超硬磨料有序排布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超硬材料處理領(lǐng)域，具體涉及一種超硬磨料有序排布方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超硬磨料工具多用于硬脆材料、金屬板材等材料的成型切割、打磨，其加工精度高、效率高，應(yīng)用前景廣，是一種市場潛力巨大的工具。然而固結(jié)超硬磨料工具其切割主體為排布于工具表面的超硬磨料，超硬磨料的種類、粒度、晶型及其在工具基體表面的排布方式?jīng)Q定了工具的加工性能。
[0003]現(xiàn)有的磨料排序方法中大多將超硬磨料與金屬結(jié)合劑混合在一起，裝入模具內(nèi)進(jìn)行制坯和燒結(jié)。但是，該工藝存在以下問題:(1)機(jī)械混料無法保證磨料在金屬結(jié)合劑中混合均勻，導(dǎo)致部分區(qū)域磨料濃度高，部分區(qū)域磨料濃度低，甚至有些區(qū)域沒有磨料分布；(2)因磨料分布不均勻，鋸片切割效能下降，磨料濃度高的區(qū)域切割阻力大，切肩易堵塞，切割效率低；在磨料稀少區(qū)域，磨料也不能有效切割，所受沖擊力大，磨料易于破碎和脫落；在無磨料的區(qū)域，結(jié)合劑磨損快，切割阻力大；(3)因切割阻力大，切割溫度高，結(jié)合劑與磨料易燒傷。
[0004]我國臺灣的中國砂輪公司宋建民博士首先將金剛石有序排布應(yīng)用于鋸片刀頭，其提出的專利技術(shù)(U.S.Patent6039641)是用模板法實(shí)施金剛石磨料的有序排布。該法的第一步，將胎體粉末混合均勻，加上適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)粘結(jié)劑和溶劑的混合物，做成“面團(tuán)”，然后通過滾壓的方法做成薄層；第二步，按金剛石磨料的粒徑與排布方式制作帶有通孔的模板，孔徑大于單顆金剛石粒徑，小于兩顆金剛石磨料粒徑和，確保單顆金剛石進(jìn)入模板孔中，模板厚度為金剛石平均粒徑的1/3-2/3 ;第三步，將金剛石布于模板通孔中；第四步，移去模板，孔中的金剛石落在薄層的表面，形成有序排布陣列，多余的金剛石隨同模板一起移去；第五步，用平鋼板將金剛石壓入胎體薄層中。該工藝可精確有序排布金剛石磨料，但是存在以下缺點(diǎn):(1)每道工序人工操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；(2)砂輪公司是讓單個(gè)金剛石顆粒進(jìn)入模板，這樣針對不同顆粒的金剛石需做不同模板，比較費(fèi)力；(3)移除模板的過程中會打亂有序排布的金剛石。
[0005]由于磨料有序排布技術(shù)研究時(shí)間不長，現(xiàn)有的金剛石磨料有序排布工藝明顯存在不足，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)效率低、排布精度低、設(shè)備昂貴等方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供高效、精確、節(jié)省成本的超硬磨料有序排布方法。
[0007]基于上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種超硬磨料有序排布方法，包括以下步驟:
(1)在金屬基體表面鋪設(shè)壓敏膠；
(2)在壓敏膠上粘結(jié)一層表面均勻有序分布有通孔的水溶性薄膜；
(3)待壓敏膠進(jìn)入水溶性薄膜的通孔后，在薄膜表面布撒超硬磨料顆粒，然后烘干固化，使得磨料顆粒充分固結(jié)；
(4)將步驟(3)中得到的固結(jié)好的半成品置于水中，將水溶性薄膜充分溶解并烘干。
[0008]優(yōu)選地，所述的水溶性薄膜為聚乙烯醇薄膜、聚氧化乙烯薄膜、水溶性纖維素薄膜或水溶性淀粉類薄膜。
[0009]進(jìn)一步地，通孔的孔徑為10-300目，孔間距為0.02-10_。
[0010]進(jìn)一步地，壓敏膠和水溶性薄膜的厚度均為0.1-1_。
[0011]進(jìn)一步地，將烘干固化后的半成品表面未被粘結(jié)的磨料顆粒掃落后，再將樣品置于水中。
[0012]進(jìn)一步地，在金屬基體表面鋪設(shè)的壓敏膠前，先將金屬基體表面放入酒精中超聲清洗。
[0013]進(jìn)一步地，所述金屬基體表面為平面或曲面。
[0014]進(jìn)一步地，所述的超硬磨料為金剛石、電鍍金剛石、立方氮化硼、電鍍立方氮化硼、聚晶立方氮化硼和硬質(zhì)合金破碎顆粒中的一種或多種。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(3)中烘干固化的溫度60~80°C，時(shí)間為0.5~lh。
[0016]進(jìn)一步地，步驟(4)中水溫為20~80°C，烘干溫度為100~150°C。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的超硬磨料有序排布方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本方法高效、精確、節(jié)省成本，易于工業(yè)化推廣；
(2)本方法中讓基體上的壓敏膠通過水溶性薄膜上的孔滲出，形成有序排布的“膠點(diǎn)”，每個(gè)膠點(diǎn)可以粘結(jié)超硬磨料，不受磨粒種類及顆粒大小的影響的影響，通用性強(qiáng)；
(3)本方法利用水溶性材料制作模板，讓模板自動水解，不會破壞超硬磨料的排列順序;
(4)本方法利用的水溶性材料制作模板，為柔性薄膜，基體可以為平面或曲面，均不影響其有序排布效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的流程示意圖；
圖2是采用實(shí)施例1的方法制備出的碗型打磨片的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例1
一種超硬磨料有序排布方法，如圖1所示，包括以下步驟:
(1)取直徑為10cm的碗型65錳鋼基體，將基體放入5%~15%的酒精溶液中，用超聲波清洗3~5分鐘，置于通風(fēng)處晾干備用；選取30-40目的金剛石顆粒，置于丙酮溶液中超聲波清洗，去除金剛石表面附著的灰塵與油脂等雜質(zhì)；在碗磨片粘結(jié)磨粒的表面，涂抹壓敏膠，膠體厚度為0.5~lmm ；
(2)取一張邊長大于10cm的正方形的聚乙烯醇薄膜，在激光打孔機(jī)上進(jìn)行打孔處理，每隔1mm打一個(gè)直徑為20目的孔(孔間距可根據(jù)超硬磨料顆粒的大小進(jìn)行選擇，以顆粒間互不影響為宜)；將該多孔的聚乙烯醇薄膜鋪在處理后的基體表面，并按壓使得壓敏膠從通孔滲出；
(3)將金剛石顆粒自然灑落步驟(2)所得的半成品表面后，將半成品置于60°C的烘箱中0.5h，使得壓敏膠固化，將金剛石顆粒固結(jié)在壓敏膠上；使用軟毛刷將未被粘結(jié)的磨料顆粒輕輕掃落；
(4)將固化好的半成品放入60°C的水中，使聚乙烯醇薄膜水解，待其完全水解后(約5min )，從水中取出，100-150 °C下烘干即得成品1。
[0021]將成品1表面均勻排布一層粉狀釬料，然后放入真空或保護(hù)氣體爐中，加熱至釬料融化，冷卻后金剛石磨料通過釬焊結(jié)合劑牢固固定在65錳鋼基體表面，形成碗型打磨片，如圖2所示，打磨片表面的磨料分布均勻，無磨料聚集和磨料稀疏的情況出現(xiàn)。
[0022]實(shí)施例2
一種超硬磨料有序排布方法，包括以下步驟:
(1)取直徑為8cm的圓形65錳鋼基體，將基體放入5%~15%的酒精溶液中，用超聲波清洗3~5分鐘，置于通風(fēng)處晾干備用；選取50-60目的CBN (立方氮化硼)顆粒的金剛石顆粒，置于丙酮溶液中超聲波清洗，去除CBN顆粒表面附著的灰塵與油脂等雜質(zhì)；在圓形磨片粘結(jié)磨粒的表面，涂抹壓敏膠，膠體厚度為0.4-0.8mm ;
(2)取一張邊長大于8cm的正方形的聚乙烯醇薄膜，聚乙烯醇薄膜的厚度與壓敏膠的厚度一致，在激光打孔機(jī)上進(jìn)行打孔處理，每隔0.8mm打一個(gè)直徑為40目的孔(孔間距可根據(jù)超硬磨料顆粒的大小進(jìn)行選擇，以顆粒間互不影響為宜)；將該多孔的聚乙烯醇薄膜鋪處理后的基體表面，并按壓使得壓敏膠從通孔中滲出；
(3)將CBN顆粒自然灑落步驟(2)所得的半成品表面后，將半成品置于70°C的烘箱中
0.5h，使得壓敏膠固化，將CBN顆粒固結(jié)在壓敏膠上；使用軟毛刷將未被粘結(jié)的CBN顆粒輕輕掃落；
(4)將固化好的半成品放入50°C的水中，使聚乙烯醇薄膜水解，待其完全水解后(約7min )，將半成品取出，100-150 °C下烘干即得成品2。
[0023]將成品2表面均勻排布一層粉狀釬料，然后放入真空或保護(hù)氣體爐中，加熱至釬料融化，冷卻后CBN磨料顆粒通過釬焊結(jié)合劑牢固固定在65錳鋼基體表面，形成圓型打磨片。
[0024]實(shí)施例3
一種超硬磨料有序排布方法，包括以下步驟:
(1)取外徑為18cm，內(nèi)徑為3.2cm,寬度為2cm的砂輪基體，基體材質(zhì)為45鋼，將基體放入5%~15%的酒精溶液中，用超聲波清洗3~5分鐘，置于通風(fēng)處晾干備用；選取20-30目的CBN (立方氮化硼)顆粒顆粒，置于丙酮溶液中超聲波清洗，去除CBN顆粒表面附著的灰塵與油脂等雜質(zhì)；在砂輪基體回轉(zhuǎn)外圓粘結(jié)磨粒的，涂抹壓敏膠，膠體厚度為0.6~lmm ；
(2)取4張邊長大于5cm的正方形聚氧化乙烯薄膜，聚氧化乙烯薄膜的厚度與壓敏膠的厚度一致，在激光打孔機(jī)上進(jìn)行打孔處理，每隔2mm打一個(gè)直徑為10目的孔(孔間距可根據(jù)超硬磨料顆粒的大小進(jìn)行選擇，以顆粒間互不影響為宜)；將該多孔聚乙烯醇薄膜鋪在處理過后的基體表面，并按壓使得壓敏膠從通孔中滲出，由于基體為圓形回轉(zhuǎn)件，在鋪展時(shí)使用4張薄膜，將基體圓周全部覆蓋；
(3)將CBN顆粒自然