[发明专利]一种高性能复合材料磨头及其制备方法

说明书

本发明涉及砂轮磨头技术领域，具体为一种高性能复合材料磨头及其制备方法。本发明通过将以WC、Co、VC和Cr₃C₂组成的复合粉体包覆于金刚石颗粒表面，形成流动性好的金刚石包覆体，从而可通过添加金刚石包覆体于超级铝粉包覆体中来提升陶瓷粉料的硬度，而不会因金刚石颗粒的流动性差而导致陶瓷粉料不适用于3D打印。由本发明所述超级铝粉包覆体和金刚石包覆体组成的陶瓷粉料，可形成高性能的复合材料，经3D打印可制备硬度、耐磨性和韧性等性能均优异的砂轮磨头。本发明所述陶瓷粉料适用于3D打印制备多孔砂轮磨头，孔结构可以提高多孔砂轮磨头寿命且降低砂轮的重量。

技术领域

本发明涉及砂轮磨头技术领域，尤其涉及一种高性能复合材料磨头及其制备方法。

背景技术

硬质合金切削刀具正在向高精度、高效率、高耐用、高稳定性以及特定刀具特定用途的方向发展。高速高效加工，对刀具来说是一个承受复杂载荷和热应力的过程，因此，既要求刀具要有较高的硬度和耐磨性，又要有较高的韧性，从而减少裂纹的产生。对于传统的均匀结构硬质合金而言，耐磨性和韧性是两个相互矛盾的性能，当提高其耐磨性时，往往要牺牲其韧性，反之亦然。虽然梯度硬质合金能够同时兼顾耐磨性和韧性，但随着一些难加工材料(如碳纤维、钛合金等)的广泛应用，单纯使用梯度硬质合金作为刀具仍然难以满足越来越复杂的加工条件。

另一方面，随着数控技术的发展，我国数控机床的发展水平突飞猛进，对磨头也提出了越来越高的要求。目前市场上有多种磨头，但仍普遍面临着使用寿命有待进一步提高，实心砂轮磨头容易出现磨屑粘结，导致粘结磨损严重，在被加工材料表面形成明显的划痕的问题，而多孔砂轮磨头通过其上的通孔可容纳或导出磨削过程中形成的磨屑，减少外壁磨削粘结现象，从而改善粘结磨损问题，但是多孔砂轮磨头因其结构受通孔的影响，磨削过程中容易崩缺，磨头寿命会明显缩短。因此，研制一种具有更优异的硬度、耐磨性和韧性的砂轮磨头，延长使用寿命，提高磨削效果，以满足现今对砂轮磨头越来越高的要求，是现今追求和值得关注的问题。

发明内容

本发明针对现今的砂轮磨头在硬度、耐磨性和韧性方面有待进一步同时提高的问题，提供一种应用超级铝粉和包覆金刚石制成的高性能复合材料磨头，以及该高性能复合材料磨头的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种高性能复合材料磨头，由超级铝粉包覆体与金刚石包覆体组成的陶瓷粉料经3D打印制成；所述陶瓷粉料中金刚石包覆体的质量百分比为18-25％；

所述超级铝粉包覆体由核体及包覆在核体外的镍构成，所述核体为超级铝粉，所述超级铝粉由以下质量百分比的各组分组成：0.5-2％的Zn，0.5-2％的Cu，0.5-1％的Mn，0.5-2％的Zr，0.5-2％的B，2-2.5％的TiC，余量为纳米铝粉；

所述金刚石包覆体由金刚石颗粒及包覆在金刚石颗粒外的复合粉体构成，所述复合粉体由以下质量百分比的各组分组成：15-30％的Co，0.5-1％的VC，0.5-1％的Cr₃C₂，余量为WC。

优选的，超级铝粉包覆体中所述超级铝粉的质量百分比为60-90％。

更优选的，超级铝粉中所述纳米铝粉为Al7075铝粉或Al6061铝粉。

优选的，金刚石包覆体中所述金刚石颗粒的质量百分比为50-70％。

更优选的，金刚石包覆体中所述金刚石颗粒的粒径为30-35um。

以上所述的高性能复合材料磨头，所述陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

以上所述的高性能复合材料磨头的制备方法，包括以下步骤：