一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层，它是在卡爪的硬质合金层上由内向外分别为粘结层

【技术实现步骤摘要】
一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层及其制造方法


[0001]本专利技术涉及高强度耐磨层领域，具体是涉及到一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层及其制造方法
。

技术介绍

[0002]卡盘的主要作用是提供足够的夹紧力，确保工件在加工等过程中不会移动或振动，但是在一些特殊情况下，卡盘需要承受巨大的冲击力，常规的低碳钢
、
铜
、
铝合金等材料制成的卡盘无法满足实际工况的需求
。
聚晶金刚石与硬质合金
(
通常为钨钴合金
)
复合材料因具有良好的性能在工程领域具有广泛的应用，例如用于制造钻头
、
刀具
、
矿山工具等
。
这些复合材料通常通过烧结工艺将聚晶金刚石基体固结在硬质合金基体上
。
[0003]然而，现有的聚晶金刚石与硬质合金界面结合技术存在一些问题
。
在使用过程中，由于材料之间的热胀冷缩不匹配和机械应力的作用，界面往往容易出现剥离或裂解，导致工具的寿命缩短，生产效率降低，并增加了工具更换和维护的成本
。
[0004]因此，为了改善聚晶金刚石与硬质合金界面结合力，提高工具的使用寿命和性能，迫切需要一种新的设计思路及制备方法，能够增强界面的结合强度，提高复合材料的耐磨性和稳定性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的，是克服上述技术的不足，提供一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层及其制造方法，有效提高卡盘夹具的抗冲击性
、<br/>耐磨性
、
振动性；还要提高聚晶金刚石与硬质合金界面结合力，从而改善工具的使用寿命和性能
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层，它是在卡爪的硬质合金层上由内向外分别为粘结层
、
缓冲层
、
粘结层
、
聚晶金刚石层
。
[0007]所述的粘结层由以下重量比的原料制成：
Co80
％
‑
95
％，
Fe4
％
‑7％，
Ni2
％
‑4％，
V1
％
‑2％，
Ti2
％
‑3％，
Mn0.5
‑1％
。
[0008]所述的缓冲层，由以下重量份的原料制成：
Fe30
％
‑
40
％，
Co35
％
‑
45
％，
Cu15
％
‑
35
％
。
[0009]一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层的制造方法为：
[0010]粘结层制备，首先按照原料配比称取原料，然后利用球磨机进行研磨，球磨以正乙烷为介质，设备为滚动球磨机，研磨体使用直径为和的硬质合金球，级配为
3:7
，滚动球磨机转速为
40r/min
，球磨前每千克加入
0.2ml
分散剂；模压成型：将上述制备好的磨料填入模腔中，上冲缓慢压入模腔后给粉末上接触面施压，再与模腔保持同步下降一定距离，此过程给粉末下接触面施压，最后下冲和阴模保持静止，上冲再次施压，经保压后卸除压力，脱出压坯；烧结工艺：经压制成形的压坯可以转入烧结工序进行烧结，其中烧结温度控制在
11000C
，烧结压力为
5GPa
，保温时间
1.5h
，得到粘结层；
[0011]缓冲层制备，首先按照原料配比称取原料，然后利用球磨机进行研磨，以正乙烷为
介质，设备为滚动球磨机，研磨体使用直径为和的硬质合金球，级配为
3:7
，滚动球磨机转速为
35r/min
，球磨前每千克加入
0.2ml
分散剂；模压成型：将上述制备好的磨料填入模腔中，上冲缓慢压入模腔后给粉末上接触面施压，再与模腔保持同步下降一定距离，此过程给粉末下接触面施压，最后下冲和阴模保持静止，上冲再次施压，经保压后卸除压力，脱出压坯；烧结工艺：经压制成形的压坯可以转入烧结工序进行烧结，其中烧结温度控制在
10000C
，烧结压力为
5.5GPa
，保温时间
1.5h
，得到缓冲层；
[0012]耐磨层制备，选择高纯度的聚晶金刚石微粉
、
硬质合金以及上述所制备的粘结层和缓冲层，其中要对聚晶金刚石基体和硬质合金基体的表面进行预处理，预处理方案为首先用丙酮超声清洗
20min
，其次在温度为
600C,10g/L
的
NaOH
溶液中超声清洗
30Min,
最后在烘干机中烘干
30Min
，确保其清洁；成型：将硬质合金层
、
粘结层
、
缓冲层和聚晶金刚石层以此放入模具中，施加
2GPa
的压力，形成紧密的胚体；烧结工艺：将坯体放入高温炉中，在惰性气体氢气下进行烧结处理
。
烧结温度为
1600℃
，烧结压力为
7GPa,
保持时间为4小时，得到耐磨层
。
[0013]本专利技术的有益效果在于：通过采用上述多层设计，卡爪能够在多个方面发挥重要作用：
1.
提高界面结合力：粘结层的存在使得聚晶金刚石与硬质合金基体之间的结合更为牢固，有效地防止剥离和裂解的发生
。2.
缓解应力集中：缓冲层的弹性特性能够吸收和分散界面的应力集中，降低由于热胀冷缩和机械应力引起的损伤风险
。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实例中的技术方案进行清楚
、
完整地表述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
[0015]实施例1：
[0016]步骤1：准备聚晶金刚石基体和硬质合金基体
[0017]在实施该专利技术前，首先需要准备聚晶金刚石基体和硬质合金基体
。
聚晶金刚石基体可以根据常规方法获得，而硬质合金基体也可通过传统的烧结工艺制备得到
。
[0018]步骤2：在硬质合金基体上端面和聚晶金刚石基体下端面涂覆高温粘结剂材料，将准备好的聚晶金刚石基体和硬质合金基体表面进行预处理，确保其表面清洁
。
然后，在聚晶金刚石基体和硬质合金基体的表面涂覆一层
2um
厚度的高温粘结剂钴
(Co)、
铁
(Fe)、
镍
(Ni)、
钒
(V)、
钛
(Ti)、
锰
(Mn)、
钪
(Sc)
的粘结剂复合材料
。
[0019]步骤3：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层，其特征是：它是在卡爪的硬质合金层上由内向外分别为粘结层
、
缓冲层
、
粘结层
、
聚晶金刚石层；所述的粘结层由以下重量比的原料制成：
Co80
％
‑
95
％，
Fe4
％
‑7％，
Ni2
％
‑4％，
V1
％
‑2％，
Ti2
％
‑3％，
Mn0.5
‑1％
。
所述的缓冲层，由以下重量份的原料制成：
Fe30
％
‑
40
％，
Co35
％
‑
45
％，
Cu15
％
‑
35
％
。2.
根据权利要求1所述的一种卡盘夹具中卡爪的耐磨层，其特征是：其制造方法为：粘结层制备，首先按照原料配比称取原料，然后利用球磨机进行研磨，球磨以正乙烷为介质，设备为滚动球磨机，研磨体使用直径为和的硬质合金球，级配为
3:7
，滚动球磨机转速为
40r/min
，球磨前每千克加入
0.2ml
分散剂；模压成型：将上述制备好的磨料填入模腔中，上冲缓慢压入模腔后给粉末上接触面施压，再与模腔保持同步下降一定距离，此过程给粉末下接触面施压，最后下冲和阴模保持静止，上冲再次施压，经保压后卸除压力，脱出压坯；烧结工艺：经压制成形的压坯可以转入烧结工序进行烧结，其中烧结温度控制在
11000C
，烧结压力为

【专利技术属性】
技术研发人员：孟德忠，岳文，陈昌，佘丁顺，
申请(专利权)人：中国地质大学北京郑州研究院，
类型：发明
国别省市：