一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，属于粉末冶金技术领域，所述工艺包括：将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯；将若干所述分体料坯进行嵌合装配，获得金刚石磨头料坯；将所述金刚石磨头料坯进行真空烧结，获得金属结合剂金刚石磨头；其中，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆有混合剂，所述混合剂包含金属结合剂和粘结剂。该工艺采用分段成型

【技术实现步骤摘要】
一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，特别涉及一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺。

技术介绍

[0002]蓝宝石、光学玻璃、晶体硅、氧化铝和氧化锆陶瓷等材料，同属于硬脆材料。由于其优越的光学、力学和电介质性能，广泛应用于包括光伏发电、半导体、消费电子等在内的诸多领域。硬脆材料的加工主要经过毛坯选材、定向切割、粗研磨、精密研磨、抛光、超精密抛光、检测和应用等环节，随着技术水平的不断提升，高硬脆材料加工可通过机床完成切割、研磨、抛光、钻孔等工序环节，最终实现加工要求。由于硬脆材料较难加工，行业内普遍采用金刚石磨头来进行钻铣，打孔，扫边加工。金刚石为自然界硬度最高的物质，通过电镀或结合剂键合的方式，固型在基体上，即可形成各式各样的金刚石磨头。电镀磨头特点是保形性较好，成本低，缺点是寿命太低，且生产过程造成较大污染。金属结合剂烧结磨头可以实现多层自锐，寿命很高，且生产过程不会造成环境污染，随着近年性能逐步提高，性价比逐渐具有竞争性，有取代落后电镀磨头的趋势。
[0003]在一些特殊要求的硬脆材料加工中，如光学玻璃倒边加工，加工方为了提高效率，往往采用多片光学玻璃层叠放置，然后使用一支金刚石磨头，用其侧面刃部对光学玻璃的边缘加工。这种加工方式效率提升极大，金刚石磨头的一次循环加工，即可完成对数十件光学玻璃的倒边加工。或者，加工方为了磨头成本考虑，往往会在磨头上沿轴向方向设计、排布多个不同形状要求的刃型区域，这样应对不同尺寸的加工，只需要设置不同的下刀深度，就可以做到一件磨头完成数件磨头的工作。
[0004]上述的两种磨头的应用场景，在产业中都有较为广泛的应用，目前大量应用的是电镀金刚石磨头，而烧结磨头较少。究其原因，是此类磨头轴向尺寸较长，长径比较大，电镀磨头制作工艺上自然没有任何问题，但若使用金属结合剂烧结磨头，必然涉及到压力成型
‑
高温烧结工艺，而较大的长径比，使得压力成型过程中，压力难以在冶金粉末中顺畅传导，使压坯内部各处压强不一，在高温烧结时会出现开裂，破洞等现象，造成良率大大降低，成本提高。或者可通过热压/热等静压方式来制作磨头，但是设备成本极为巨大，工艺也非常复杂。因此成本问题大大限制了金属结合剂金刚石烧结磨头在此类加工场景中的应用，原本烧结磨头对电镀磨头的巨大技术优势，也难以在这个领域内发挥出来。

技术实现思路

[0005]为了解决现有成型烧结工艺难以制造出长径比大的金刚石磨头的技术问题，本专利技术提供了一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，该工艺采用分段成型
‑
嵌合烧结的方式，解决了长径比大的金属结合剂金刚石磨头烧结后出现的开裂和孔洞问题，提高了良率，降低了成本。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]本申请提供一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，所述工艺包括：
[0008]将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯；
[0009]将若干所述分体料坯进行嵌合装配，获得金刚石磨头料坯；
[0010]将所述金刚石磨头料坯进行真空烧结，获得金属结合剂金刚石磨头；
[0011]其中，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆有混合剂，所述混合剂包含金属结合剂和粘结剂。
[0012]可选的，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间通过连接头和连接槽相互嵌合，所述连接头和所述连接槽分别设置在相邻两个所述分体料坯的端面上，所述连接头和所述连接槽的径向接触面涂覆有所述混合剂。
[0013]可选的，所述连接头的外壁和所述连接槽的内壁之间具有间隙，所述间隙的尺寸与所述分体料坯的直径之间存在如下关系：
[0014]所述分体料坯的直径为6～12mm，所述间隙尺寸为0.1～0.2mm；
[0015]所述分体料坯的直径为12～18mm，所述间隙尺寸为0.2～0.3mm；
[0016]所述分体料坯的直径≥18mm，所述间隙尺寸为0.3～0.4mm。
[0017]可选的，所述分体料坯呈圆筒形，所述分体料坯的长径比≤2，所述分体料坯的长度为所述金刚石磨头料坯长度的15～50％。
[0018]可选的，在若干所述分体料坯进行嵌合装配前，完成所述混合剂的涂覆和干燥；
[0019]所述混合剂中，所述金属结合剂和所述粘结剂的质量比为8～15∶1；
[0020]相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆的所述混合剂的质量为0.5～1g。
[0021]可选的，将所述将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯，具体包括：
[0022]将金刚石磨头粉料进行冷压成型，30～50Mpa点压10～15次后保压3～5min，保压过程中模具内压力为150～200Mpa，后80～120℃下烘烤6～8h，获得若干分体料坯。
[0023]可选的，所述金刚石磨头料坯的轴向长度为所述金属结合剂金刚石磨头轴向长度的110～130％，直径为所述金属结合剂金刚石磨头直径的110～125％。
[0024]可选的，所述真空烧结具体包括：
[0025]升温阶段一：室温升温至200℃，所需时间15～20min，保温10～15min；
[0026]升温阶段二：升温至600℃，所需时间25～35min，保温10～15min；
[0027]升温阶段三：升温至850～900℃，所需时间20～25min，保温10～15min；
[0028]冷却阶段一：降温至600℃，所需时间30～40mim；
[0029]冷却阶段二：600℃自然冷却至室温；
[0030]所述真空烧结中，控制气压≤1*10
‑3pa。
[0031]可选的，所述金刚石磨头粉料的制备方法包括：
[0032]将金属结合剂、金刚石粉和添加剂按照质量比1∶(0.05～0.15)∶(0.025～0.05)混合，获得混合料：
[0033]将所述混合料与粘结剂混合，获得所述金刚石磨头粉料；
[0034]其中，所述粘结剂的质量为所述混合料质量的5～10％；
[0035]所述添加剂包括石墨、碳化硅、陶瓷微球和钨粉中的至少一种。
[0036]可选的，以质量分数计，所述金属结合剂的化学成分包括：
[0037]锡：30％～50％，铜：40％～60％，钛：2％～15％，其他成分占比≤10％；
[0038]以质量分数计，所述粘结剂的成分包括纤维素，水，乙醇和异丙醇中的至少一种。
[0039]本专利技术中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0040]1.本专利技术一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，将金刚石磨头粉料进行冷压成型，获得若干分体料坯，若干分体料坯嵌合装配成一个完整的金刚石磨头料坯，再进行真空烧结，本专利技术采用分段成型、嵌合装配烧结的方式，对于长径比大的金刚石磨头而言，单个分体料坯的长径比更小，克服了因长径比大而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，所述工艺包括：将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得若干分体料坯；将若干所述分体料坯进行嵌合装配，获得金刚石磨头料坯；将所述金刚石磨头料坯进行真空烧结，获得金属结合剂金刚石磨头；其中，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆有混合剂，所述混合剂包含金属结合剂和粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，所述金刚石磨头料坯中，相邻两个所述分体料坯之间通过连接头和连接槽相互嵌合，所述连接头和所述连接槽分别设置在相邻两个所述分体料坯的端面上，所述连接头和所述连接槽的径向接触面涂覆有所述混合剂。3.根据权利要求2所述的一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，所述连接头的外壁和所述连接槽的内壁之间具有间隙，所述间隙的尺寸与所述分体料坯的直径之间存在如下关系：所述分体料坯的直径为6～12mm，所述间隙尺寸为0.1～0.2mm；所述分体料坯的直径为12～18mm，所述间隙尺寸为0.2～0.3mm；所述分体料坯的直径≥18mm，所述间隙尺寸为0.3～0.4mm。4.根据权利要求1所述的一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，所述分体料坯呈圆筒形，所述分体料坯的长径比≤2，所述分体料坯的长度为所述金刚石磨头料坯长度的15～50％。5.根据权利要求1所述的一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，在若干所述分体料坯进行嵌合装配前，完成所述混合剂的涂覆和干燥；所述混合剂中，所述金属结合剂和所述粘结剂的质量比为8～15∶1；相邻两个所述分体料坯之间的径向接触面涂覆的所述混合剂的质量为0.5～1g。6.根据权利要求1所述的一种金属结合剂金刚石磨头的成型烧结工艺，其特征在于，将所述将金刚石磨头粉料进行冷压成型，后进行烘烤，获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一立，王学伟，徐潇涵，严成，
申请(专利权)人：惠州捷姆复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：