[发明专利]一种高自锐性金属基金刚石切割片的制备方法

说明书

本发明公开了一种高自锐性金属基金刚石切割片的制备方法，采用电铸成形‑压制烧结‑激光修整的复合工艺，先利用电铸的方法，在金属形模上分层沉积钎料合金粉末和金刚石磨粒，采用不同沉积顺序，分别得到电铸有金刚石‑钎料‑金刚石和钎料‑金刚石两种圆片状单面复合电铸层；随后将电铸层从金属形模上取下，再将两片单面的电铸层底面合并，并用特定的模具进行压制烧结；最后采用激光切割工艺对前面所得到的圆形烧结片进行一次性切割成型，从而得到一定形状及尺寸的环状切割片成品。本发明的技术方案所制得的金刚石切割片，不但具有多层均匀排布的金刚石磨粒，而且结合剂对金刚石牢固把持，切割片自锐能力和形状精度也较高。

技术领域

本发明属于超硬材料切割工具制造领域，具体涉及一种高自锐性金属基金刚石切割片的制备方法。

背景技术

以工程陶瓷、蓝宝石、碳化硅等为代表的硬脆性材料在光伏发电、半导体、信息家电等产业中发挥着重要的支撑作用，此类材料获得后进行加工成形的过程繁杂，包括十多道工序，总的加工成本非常高。精密切割加工就是其中的一道关键工序，它是依托夹具将切割片安装在机床主轴并随主轴高速旋转，工件材料则被固定在工作台上且随其以一定速度进给，加工过程中工具上的金刚石磨料对工件材料进行磨削、划切去除。实践中发现切割硬脆性材料难度较大，主要存在以下问题：

1)切割工具自身锋利度不够，即切割工具的自锐能力差；

2)切割片所需金刚石粒径小，传统制备工艺下磨粒易团聚，即切割片金刚石分布均匀性差；

3)切割片在高负荷下工作磨粒易脱落，即工具的结合剂对金刚石的把持力不够。

为解决此三大突出问题，满足机械加工行业极端制造趋势对切割工具性能提出的要求，需要从业人员从根本-切割工具的制备方法上寻找突破口。

调研发现：现阶段市场上主要有金属结合剂和树脂结合剂两类切割片，树脂结合剂本身的硬度较低，加工过程中切割片易磨损和偏摆，且切割时的耐热性和耐蚀性差，导致工具的加工性能与寿命降低。相比之下，金属结合剂具有良好的强度、硬度和韧性的匹配以及耐温导热性能，其制备的切割片综合性能要优于树脂基切割片。而对于金属基切割片，其制备方法主要有电镀、钎焊、烧结、电铸等。其中电镀法应用最为普遍，因为电镀切割片较薄，制备过程无金刚石的热损伤，但该法制得的切割片上只有单层磨粒，且基体对磨粒只能机械把持，切割片的使用寿命一般较短；钎焊法可以提高金刚石磨粒的把持性，增加出刃高度，但此方法制得的切割片形状精度不高且也只含单层金刚石，当金刚石磨粒磨钝后难以脱落，工具自锐能力较差，后续切割过程中工具易堵塞，使加工性能急剧下降，另外，这两种方法所制备切割片的厚度较大，其应用范围受到限制。而烧结法和电铸法可用于制备无基体的切割片，因此能够不受基体的限制，其厚度可减至0.1mm以下。但烧结法难以控制金刚石(特别是微粉金刚石)的分布均匀性，并且易堵塞；电铸法可以实现金刚石磨粒的均匀分布，但结合剂对磨粒把持力不够易过早脱落，且其切割片本身强度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种高自锐性金属基金刚石切割片的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

1.一种高自锐性金属基金刚石切割片的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制两份含金属盐的电铸液，分别向其中加入金刚石磨粒与钎料合金粉末；搭建电铸实验装置，对电铸液的间歇性搅拌，并采用不同沉积顺序，得到颗粒均匀分散且分别电铸有金刚石-钎料-金刚石和钎料-金刚石两种圆片状单面复合电铸层；

(2)将所得的圆片状单面复合电铸层从金属形模上取下，清洗后放置在烘干箱中干燥，随后将两片圆片状单面复合电铸层底面合并，用模具进行压制烧结，制成具有多层磨粒均匀排布的金属基金刚石圆形烧结片；

(3)采用激光切割方式，将烧结得到的金属基金刚石圆形烧结片进行一次性切割成型，最终制得高自锐性金属基金刚石切割片。