[发明专利]一种铝基金属结合剂金刚石工具及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及金属结合剂金刚石工具及其制造方法，尤其是涉及适用于有关材料的修整和抛光的铝基金属结合剂金刚石工具。

技术背景：

树脂结合剂金刚石工具和金属结合剂金刚石工具一直用于玻璃、陶瓷等材料的表面或端面的磨削和/或研磨(以后统称“磨削”)。

树脂结合剂金刚石工具虽然磨削光滑性好，但在制备和使用过程中会对环境和操作人员造成危害。而且，耐磨性差，使用寿命短，易使磨削对象产生弯边造成废品，需对金刚石工具频繁调整，费时费力。另外，树脂结合剂金刚石工具虽然制备方便，但二次固化费时较长，使生产周期过长。

用于玻璃、陶瓷等脆性材料磨削用金属结合剂金刚石工具的金属结合剂已公开的有：Cu-Sn系，如【专利文献1】日本特开昭58-217271号公报、【专利文献2】日本特开平2-76680号公报、【专利文献3】日本特开2001-246566号公报；Fe-Cu-Sn系(如专利文献1)，Co-Cu-Sn系(如专利文献1及3)和Ni-Cu-Sn系(如【专利文献4】日本特开平10-230464号公报、【专利文献5】中国专利公开号CN1541808A)；对于Cu-Sn系金属结合剂，为提高金刚石工具的切割性能，结合剂中一般Sn成分较多，使Cu-Sn系结合剂金刚石工具的寿命较短；Fe-Cu-Sn系金属结合剂随Fe含量的增加，金刚石工具的寿命增长，但在进行湿式磨削后，金刚石工具的结合剂面生锈，在下次磨削开始后其转移至被磨削材料上，产生污浊；Co-Cu-Sn系金属结合剂不生锈，但随Co添加量的增加，成为硬结合剂，使切割性降低，另外Co含量的增加也使金刚石工具的成本大大增加。

对于Ni-Cu-Sn系金属结合剂，为使金刚石工具寿命延长，一般将Ni量设定得较高，但随Ni含量的增高，烧结温度较高。为得到高密度的烧结体，在烧结需施加高压，如使用加热不变形的石墨模具，模具在高温高压下氧化、磨耗显著，需频繁更新，而适合高压烧结且模具更换频率小的耐热合金或耐热钢材具有烧结温度上限，使结合剂中Ni的含量受到限制，影响工具的使用寿命。

专利文献5在含Ni量高于40％的Ni-Cu-Sn系金属结合剂中加入Ag使结合剂的烧结温度降低至650℃～850℃之间，可以采用耐热合金或耐热钢材模具进行烧结，制得了使用寿命长适用于玻璃、陶瓷等脆性材料磨削的砂轮，但Ni-Cu-Sn-Ag系金属结合剂成本很高。

发明内容：

本发明的目的在于为了克服现有树脂结合剂金刚石工具使用寿命短，以及已公开的金属结合剂金刚石工具的缺点，而提供一种具有磨削锋利，磨削表面平整度和光滑性好，使用寿命长，烧结温度低，成本低，兼具环保性的Al系金属结合剂金刚石工具及其制造方法。

本发明是通过如下技术方案来达到上述目的的：本发明的新型金属结合剂金刚石工具是以Al作为结合剂的基础成分，由金属结合剂与金刚石磨粒结合而构成，所述金属结合剂包括如下成份(重量百分比)：

Al：20～90％    Ag：2～30％

作为上述Al及的部分替换物，上述金属结合剂中还可添加(重量百分比)

Cu：0～40％    Ti：0～20％

Mg：10～20     Zn：0～10％

Ni：0～20％    Co：0～20％。

Si：1～10％

的一种或几种组合。所述金属为粉末纯金属、也可以是包含两个以上组分的合金。

作为上述Al及Ag的部分替换物，上述金属结合剂中还可添加增强材料如石墨、氧化铝等(重量百分比)0～6％。

另外，本发明提供了金属结合剂金刚石工具的制造方法，其用金属结合剂将金刚石磨粒结合，包括：

(a)按结合剂化学组成称取所需量的各组分，得到结合剂粉末混合物，将该结合剂粉末混合物与金刚石磨粒混合；

(b)使用模具，在200～660℃下对所述金属粉末和金刚石磨粒的混合物烧结。

在上述制造方法中，金刚石磨粒的粒度、型号、浓度根据加工对象的材质和加工要求选定。

采用上述配方及工艺的本发明优点在于：

本发明克服了树脂结合剂金刚石工具和已公开的金属结合剂金刚石工具的不利之处，本发明研制出Al系金属结合剂金刚石工具及其制造方法，采用了对金刚石磨粒结合性好并能够牢固把持的Al系金属结合剂，产品磨削锋利，使用寿命长，烧结温度低，成本低，有利于金刚石的防氧化保护和节约能源，有利于降低模具损耗。同时被磨削表面平整度和光滑性好。