[发明专利]磨具用可除去的粘结剂,其制造方法和用途

说明书

发明的领域

本发明涉及将磨粒粘附在磨具内芯上的粘结剂。更具体地说，本发明涉及一种能容易地被除去以便重复使用内芯的粘结剂。

发明的背景和概述    

工业磨具常包括粘附在硬性内芯上的硬材料磨粒。可人力或动力驱动该内芯，使之与工件运动接触，将工件研磨、切削、抛光或磨削成所需的形状。磨粒常用称为粘结剂的材料粘附在内芯上。

持续使用后磨具的切削能力常会下降。结果，磨具完全磨损，难以进一步使用。在这种情况下，应用新的磨具替换磨损的磨具。切削能力的下降常归因于例如磨粒过度钝化和损耗这些原因。在与工件接触时粘结剂磨损或破裂会损耗磨粒。在许多情况下，仅磨粒和粘结剂受磨损的影响，而内芯基本保持完整。

在某些用途(如建材的研磨和切削)中替换磨损的磨具的需求是重要的。要切削的材料通常包括金属、天然石材、花岗岩、混凝土和陶瓷。这些材料会较快地磨损磨具，甚至会较快地磨损掺有超级磨粒(如金刚石和立方氮化硼(“CBN”))的最耐久的磨具。另外，建材磨具通常十分巨大。用于切削沥青、混凝土和其它道路材料的磨轮具有高达数英尺的直径是常见的。替换这种磨具的费用是十分高的。

为了降低替换费用，通常可以修复从磨损磨具上回收的内芯。这一般通过除去内芯上残余的粘结剂和磨粒、修复内芯上的非实质性结构缺陷并施加磨粒和粘结剂的新切削表面来完成。从回收的磨具上除去粘结剂和磨粒有时被称为剥离。

还可使用许多技术(如冲刷和加热)来剥离回收的内芯。通常组合使用化学方法和电化学方法来剥离使用金属粘结剂的磨具。也就是说将磨具浸渍在能选择性地腐蚀粘结剂组分的化学品浴中。可施加合适的电压以进一步通过逆向电镀从内芯上剥离粘结剂。

在开发用于所谓的金属单层(“SL”)型磨具的粘结剂时内芯的剥离性能特别重要，尽管这对于许多磨具类型也是重要的。SL磨具主要是将粘结材料钎接糊料的薄涂层施涂在内芯的切削表面上形成的。通常将磨粒逐一地放置或洒在糊料上。最后，通过热处理钎接糊料，形成金属合金粘结剂。

镍已作为传统的粘结剂用于电镀磨具上，它能容易地从内芯上剥离。但是，镍电镀粘结剂不很适用于SL磨具，因为这种粘结剂一般需要用电镀浴涂覆在内芯上。电镀浴使用分散在电镀液中的大量磨粒。在高性能用途中，磨粒通常是金刚石或CBN，这使得电镀液过分昂贵，难以维持。或者，可钎接含镍粘结剂，但这需要很高的温度，通常最好高于1000℃。所述温度会使金刚石石墨化，甚至会使某些薄截面的金属内芯变形。

在SL磨具的粘结剂领域中渐渐推广使用含钛合金。Wesgo，Inc.of Belmont，California提供一种商品名为Ticusil^的粘结剂，它是铜-银类低共熔混合物，含4.5重量％钛。尽管这种产品提供了容易剥离的粘结，但是由于含银使之较贵，并且其使用性能适中。含钛的铜粘结剂公开在DE-A1-37 19966上。

一种较好的含钛SL粘结剂合金的组成为70Cu/21Sn/9Ti(重量％)。但是这种粘结剂不容易用化学和电化学方法剥离。认为含Cu/Sn/Ti的粘结剂组合物不易剥离的原因在于(a)粘结剂中含锡金属间的相能耐剥离化学品的腐蚀，(b)形成Ti/Fe/Cu/Sn金属间相，它使粘结剂牢固地与内芯粘合。锡和钛是合金的熔点抑制剂，在钎接过程中钛与碳反应，从而有利于使熔融的粘结剂湿润金刚石磨粒。因此，简单地减少组合物中锡和钛的含量以改进剥离性是难以接受的。

最需要的是用于将超级磨粒钎接在SL磨具上的Cu/Sn/Ti粘结剂。

本发明的一个目的是提供一种磨具用可除去的粘合剂；

本发明的另一个目的是提供一种所述粘合剂的制备方法；

本发明再一个目的是提供所述粘合剂的用途。

因此，本发明提供一种用于主要是铁内芯的磨具的可除去的粘结剂，它包括主要由下列组分组成的粘结剂组合物：

(a)约62-92重量％青铜合金，它约含10-30重量％锡；

(b)约5-25重量％铜；和

(c)约3-12重量％钛；    

其中所述粘结剂基本无孔穴，并以主要由富铜合金相和铜/锡/钛金属间相组成的混合物的形式存在。

本发明还提供一种用于主要是铁内芯的磨具的可除去粘结剂的制造方法，它包括如下步骤：

(1)将主要由约10-30重量％锡和余量的铜形成的青铜合金粉、氢化钛粉和铜粉以能有效地形成粘结剂组合物的比例混合成均匀的分散体，所述组合物主要由：

(a)约70-90重量％铜；