[发明专利]一种钢铁打磨用钎焊金刚石磨盘及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢铁打磨用钎焊金刚石磨盘，所述钎焊金刚石磨盘的金刚石颗粒的粒度区间为20目~120目，且单个金刚石磨盘的金刚石颗粒的颗粒粒径尺寸浮动范围不超过20%；且金刚石刃口齐平，保持金刚石磨粒顶端为一个型面，且与基体法向方向垂直。所述钢铁打磨用金刚石磨盘能对钢铁材料表面高质量、高效率的加工。通过控制磨盘表面金刚石的粒度区间以及表面切削刃的位置，在不降低金刚石粒度等级的前提下对钢铁材料表面进行打磨清理，达到表面粗糙度符合要求且加工效率高的目的。所述的磨盘不仅可应用于打磨钢铁材料表面，而且还可以制备成其它形状以对材料进行平面磨削、端面磨削等，是一种适应性广泛的创新性工艺。

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制备领域，具体涉及一种钢铁打磨用钎焊金刚石磨盘及其制备方法。

背景技术

目前常规打磨钢铁材料表面的方法是用安装了树脂砂轮片的手动砂轮机进行手动打磨。树脂砂轮片以树脂为粘结材料，以金属粉末、金属氧化物、普通磨料为填充物混制成结合剂，将磨料和结合剂按照浓度的要求混合制成成型料，经热压所型、固化制成制品坯体，经后续加工制成品。

钢铁材料打磨所用树脂砂轮片便是利用树脂固化的原理将碳化硅等超硬磨料固结成盘状制作而成。它在打磨行业得到了大量的应用，但经过长期应用与研究发现，树脂砂轮片在使用过程中存在较大的缺陷：1、树脂砂轮片耐水性差、耐碱性差，保存期短。2、结合强度底，磨料消耗快。3、打磨过程火花大，气味大，粉尘大，对环境有较大的危害。4、打磨效率逐渐降低。

基于以上的问题以及环保要求，需要一款磨抛效率高，无粉尘，污染小，作业人员操作方便的新型磨抛工具。磨盘磨料的选择既要考虑钢材加工的效率与寿命，又要考虑磨料的经济性。

目前人造金刚石及CBN(立方氮化硼)的工业化生产已经成熟，成本不断下降，金刚石、CBN超硬工具也在近几十年得到了迅速的发展。为实现高效磨抛钢铁材料的目标，能够利用的磨料除了碳化硅以及刚玉外，以人造金刚石、CBN为代表的超硬磨料成为了理想的选择。

立方氮化硼(CBN)工具适用于加工硬化处理过的淬硬钢、高硬度合金钢、灰铸铁以及镍基高温合金等难加工材料，其最大缺点是强度低、韧性差，多用于设备刚性好的精加工。钢铁材料磨抛设备刚性低，且磨抛工艺要求的磨粒粒度较大(30目～80目)，大粒度CBN磨粒棱角细长，较金刚石磨粒易发生破碎，而且显著增加成本。因此在钢铁材料的打磨作业中不宜采用CBN而采用金刚石作为主要加工用磨粒。

金刚石固结技术目前有电镀、烧结、钎焊等三种主要结合方式。

烧结金属结合剂金刚石工具由于磨粒结合强度低、出露高度小，多用于硬脆材料的磨削、切割工艺中。

电镀金刚石工具是用电镀的方法在基体上沉积一层金属(一般为镍及镍钴合金)并在沉积的金属内固结金刚石磨粒制成。由于金刚石为机械包埋，镀层对金刚石的把持强度低，而且为了牢固把持，须将金刚石埋至其自身高度50％以上。由于电镀金刚石工具的缺点，在磨削载荷重时金刚石磨粒易脱落。因此考虑采用钎焊的方式将金刚石牢固地焊接在钢基体上制备磨盘。

钎焊金刚石技术是指利用能与金刚石磨粒产生化学反应，与钢基体产生冶金结合的焊料进行钎焊连接的技术。由于焊料中存在能与金刚石发生化学反应的活性元素，金刚石与焊料界面发生化学冶金结合，因此结合强度高，金刚石不易从基体上脱落。相比电镀工具其具有1、磨粒出露高。2、容屑空间大。3、散热好等优势。

但金刚石磨盘在打磨钢铁材料时，由于每颗金刚石磨粒相当于一颗小切削刀头，在钢铁材料表面滑擦、切削出凹痕，当金刚石颗粒的粒度不一致时，凹痕的深度会有差别。这就要求打磨钢铁材料用金刚石磨盘表面粒度的一致性与等高性。