[发明专利]一种具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法

权利要求书

1.一种具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法，其特征在于，将CuSn粉末、Fe₂O₃粉末、稀土元素镧、碳酸氢铵均匀混合，利用预压成形和整体烧结工艺制备出多孔隙砂轮坯体；利用激光器或电火花成型机对金刚石坯体进行打孔，得到小孔有序排布的金刚石坯体，再将金刚石磨粒、CuSn粉末和TiH₂粉末组成的喂料填充小孔中，并辅以超声振动方式将粉末紧实填满，然后用胶水将小孔封住；将砂轮整体放置于烧结炉中，实现小孔中钎料粉末的致密化烧结制备出有序化金刚石钎焊砂轮；所述制备方法包括如下步骤：

（1）选取粉末平均粒径为10微米~30微米、Cu的质量百分比为90%~95%，Sn的质量百分比为5%~10%的CuSn粉末，采用气雾化或水雾化制备而成，然后利用机械球磨法将CuSn粉末、Fe₂O₃粉末、稀土元素镧、造孔剂碳酸氢铵混合均匀，其中各成分的质量占比为氧化铁2%~6%、碳酸氢铵5%~8%、镧0.5%~0.1%，余量为CuSn；

（2）砂轮基体材料选用不锈钢材料，并在其周向开有网纹状交织分布的小槽，槽深1~2毫米，采用粗砂纸对砂轮基体表面进行粗化打磨，并利用无水乙醇将砂轮基体材料清洗干净，去除粉尘和油污；然后将砂轮基体内孔与定心杆进行装配，并将底座和石墨外套组装好；然后将步骤（1）所得混合粉末放入模具中，刮平并进行预压，预压力为15~25兆帕；然后将其整体放入烧结炉中进行烧结，以升温5~8℃/分钟升温至880~900℃保温8分钟~12分钟后降温，降温速度为3℃/分钟~5℃/分钟至200℃，然后随炉冷却至室温，脱模后即得到砂轮坯体；

（3）利用激光器或电火花成型机对金刚石坯体进行打孔，得到小孔有序排布的金刚石坯体，采用的激光器为Nd：YAG固体激光器，波长为1064nm，输出功率为100~120W，脉宽为0.5ｍs~1.5ms，脉冲频率为1.0~2.0Hz；电火花加工小孔使用石墨电极，工作介质为煤油，电流为8~12A、电压80~120V、脉冲宽度为60~120μs、进给速度0.05~0.08mm/s；加工小孔的孔径为0.8mm~1.2mm，孔深10mm~18mm；

（4）选用金刚石磨粒、CuSn与TiH₂的混合粉末作为小孔中的填充喂料，其中，CuSn粉末中Cu质量百分比为82%~85%，Sn质量百分比为15%~18%，粉末平均粒径为10微米~30微米，为气雾化或水雾化制备而成；TiH₂粉末平均粒径为10微米~20微米；先将质量分数为90~95%的CuSn粉末和质量分数为5~10%的TiH₂粉末进行机械球磨处理，然后将球磨粉末与金刚石磨粒按体积比1~1.5：1配比，通过三维混炼机进行混合得到均匀喂料，然后将喂料填充小孔中，并辅以超声振动方式将粉末紧实填满，然后用胶水将小孔封住；将砂轮整体放置于烧结炉中进行820℃~840℃的烧结，实现小孔中钎料粉末的致密化烧结制备出磨粒多层分布的有序化金刚石钎焊砂轮。

2.根据权利要求1所述的具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法,其特征在于，步骤（1）中，所述的球磨，球料比为15~ 20：1，球磨用的氮化硅陶瓷球直径为 5毫米，转速为150~ 200 转/分钟，球磨时间为 2~3 小时。

3.根据权利要求1所述的具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法,其特征在于，步骤（1）中，氧化铁粉末平均粒径为20微米~40微米。

4.根据权利要求1所述的具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法,其特征在于，步骤（4）中，机械球磨是在行星式球磨机中进行，球磨机转速为150~180 转/分钟，球磨时间为 2~3 小时。

5.根据权利要求1所述的具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法,其特征在于，步骤（4）中，喂料的混合速度为120~150转/分钟，混合时间为30~60分钟得到喂料。

6.根据权利要求1所述的具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法,其特征在于，步骤（4）中，烧结时间为10~15分钟。