[发明专利]一种纳米结合超硬微粉堆积磨料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，属于超硬材料和超精密磨削加工领域，具体过程为：配制SiO₂溶胶，在超声和机械搅拌条件下加入超硬粉体，持续搅拌1～3h，并在80～120℃干燥1～3h，得到表面氧化硅处理的超硬微粉；接着配制纳米陶瓷溶胶，将处理后的超硬微粉置入三维混料机，在搅拌状态下依次加入聚乙烯醇溶液和纳米陶瓷溶胶，混料2～5h，老化5～10h后，在100～150℃下干燥3～5h；最后在450～550℃下进行热处理2～5h，然后破碎、筛分分级，得到纳米结合的超硬堆积磨料。本发明提供的方法，解决了一定范围内细粒度超硬微粉粒度再造的问题，相对于高温高压二次生长具有成本低、见效快、制备简单和效果显著等突出优点。

技术领域

本发明属于超硬材料和超精密磨削加工领域，特别是涉及一种纳米结合超硬微粉堆积磨料及其制备方法。

背景技术

堆积磨料是由细粒度磨料通过粘结剂黏结起来的结块，相对于大颗粒磨料其在加工过程中，表现出使用寿命长、自锐性高、磨削效率高、切削力均衡等优点，因此，堆积磨料越来越受到磨具生产厂家的重视。

超硬微粉是指颗粒度细于36/54μm的金刚石或立方氮化硼颗粒，有单晶和多晶等不同形式。为了满足客户需求，人们通常需要对超硬材料进行粒度分级，而较大粒度的一般通过破碎分选的方法获取需要的产品；也有不少直接生长超硬微粉的，通常为多晶形式。大的可以破碎，非常小的如粒径小于0.5μm的应用十分广泛，但是对于处于0.5～2μm范围内的亚超细粉体的应用则是比较少的。

现有的堆积磨料通常在较大粒度范围内，对于超细粒度超硬粉体堆积磨料的报道还比较少，另外多数堆积磨料需要高温处理过程，存在超硬粉体氧化变质的风险。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明利用纳米陶瓷结合剂进行粒度再造，提供了一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法。

具体的，本发明提供的纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，具体按照如下步骤实施：

S1：超硬粉体表面纳米包覆处理

S11：按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸或稀盐酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO₂溶胶；

S12：在超声和机械搅拌条件下，向SiO₂溶胶中加入超硬粉体，持续搅拌1～3h，然后自然沉降，经过滤和洗涤，在80～120℃干燥1～3h，得到表面氧化硅处理的超硬微粉；

S2：按照S11的方法配制SiO₂溶胶，在机械搅拌条件下，向配制的SiO₂溶胶中缓慢加入硝酸钠溶液或硝酸钾溶液或硝酸钠和硝酸钾的混合溶液、以及硝酸铝溶液和硼酸溶液，调节pH值至7.2～8.2，继续搅拌0.5～2h，得到纳米陶瓷溶胶；

当加入的是硝酸钠溶液或硝酸钾溶液时，溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸钠或硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯的摩尔比为1：1.5～3；

当加入的是硝酸钠和硝酸钾的混合溶液时，混合溶液浓度为0.5～2mol/L，混合溶液中硝酸钠和硝酸钾的摩尔比为1～2：1～2，硝酸钠和硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯的摩尔比为1：1.5～3；

硝酸铝溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸铝与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：2～3；硼酸溶液浓度为0.5～2mol/L，硼酸与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：1.5～2；