[发明专利]一种制备超硬小磨头的方法

说明书

本发明提供了一种制备超硬小磨头的方法，包括步骤：预制成型先将超硬磨料、陶瓷结合剂、造孔剂、晶须、聚乙烯醇和水混合搅拌成凝胶浆料，再将所述凝胶浆料浇筑至石膏模具中静置，获得小磨头预制坯体；高温烧结在100℃～700℃及常压下，对所述小磨头预制坯体进行烧结处理，制得小磨头烧结坯体；切割成品用激光将所述小磨头烧结坯体切割成预定尺寸的小磨头半成品及并在所述小磨头半成品上切割出小磨头柄连接孔。由上述方法制得所述超硬小磨头，所以，本发明提供的上述方法制造的超硬小磨头不但其中的磨料分布均匀，而且尺寸可控，操作简单，适合于超硬刀具在制造过程中的精准修整。

技术领域

本发明涉及磨具加工技术领域，具体涉及一种制备超硬小磨头的方法。

背景技术

超硬刀具在制造过程中，存在不影响使用的外观缺陷，比如，外观有小突起或小面积刮痕等，此时不适宜进行大面积修整；或者超硬刀具在制造过程中，由于局部的加工缺陷无法进行大面积修整，或进行大面积修整仍然不能满足加工的要求。小磨头由于尺寸小，甚至可以小到2 mm，可以用于修整工件的不影响使用的外观缺陷或上述局部加工缺陷。但是，在超硬刀具生产过程中，由于普通小磨头硬度低的原因无法对超硬材料进行修整，需要硬度较高的超硬小磨头对金刚石、立方氮化硼等超硬材料进行修整。

现有的超硬小磨头主要是采用电镀法制备的，但是，电镀法制备的超硬小磨头上的超硬磨料在电镀过程中处于悬浮状态，无法控制其在小磨头基本表面的沉积状况，而且超硬磨料无法在基本表面均匀沉积，使得超硬磨料在基体上不能均匀分布，使用该电镀小磨头修整超硬刀具时，无法对超硬刀具施加均匀的力，进而也不能对超硬刀具的上述缺陷进行修整；超硬刀具的缺陷无法修整通常就只能废弃，增加超硬刀具的生产成本。

此外，采用电镀法制备的超硬小磨头，超硬磨料采用金属结合剂，而金属结合剂的强度有限，同时超硬磨料在基体上沉积的厚度比较小，所以如此制备出的超硬小磨头上的磨料强度有限，若超硬小磨头的尺寸比较小，则其强度会较低不能用来修整超硬刀具，所以电镀法制备的超硬小磨头的尺寸无法做到比较小。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种制备超硬小磨头的方法，以解决上述问题。

本发明通过采用低温陶瓷结合剂和溶胶凝胶法相结合，利用浇筑法和烧结法制备出超硬小磨头。具体地，本发明提供一种制备超硬小磨头的方法，包括步骤：

预制成型先将超硬磨料、陶瓷结合剂、造孔剂、晶须、聚乙烯醇和水混合搅拌成凝胶浆料，再将所述凝胶浆料浇筑至石膏模具中静置，获得小磨头预制坯体；

高温烧结在100℃～700℃及常压下，对所述小磨头预制坯体进行烧结处理，制得小磨头烧结坯体；

切割成品用激光将所述小磨头烧结坯体切割成预定尺寸的小磨头半成品及并在所述小磨头半成品上切割出小磨头柄连接孔。

基于上述，所述凝胶浆料包括：超硬磨料浓度为100%～150%，所述陶瓷结合剂450～550 g，所述晶须3～8 g且粒径0.5～3 μm，所述造孔剂1～3 g且粒径2～4 μm，聚乙烯醇50～70 g，水450～550 ml。

基于上述，所述超硬磨料为金刚石或立方氮化硼。

基于上述，所述晶须为氧化铝晶须、碳纳米管、石墨烯、氮化硅晶须或碳化硅晶须，主要是为了增加所述超硬小磨头的强度。

基于上述，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、精萘、焦炭、木粉和碳酸钠中的一种或几种。所述造孔剂主要是在后续所述高温烧结的过程中发生反应形成气体，从而在小磨头表面形成微孔结构，以增加小磨头的表面积。

基于上述，所述陶瓷结合剂由以下质量份的原料组成：氧化铝14-16份、碳酸钾3-5份、碳酸钠8-10份、硼酸8-20份、氧化硅46-48份、碳酸锂2-4份和氧化钙0-2份。