專利名稱：一種金屬－陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方及制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超硬材料磨具結(jié)合劑的新型配方及制作工藝，特別涉及一種金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方及制作工藝。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)的進步，高速、高效、高精密磨削已成為當今磨削加工技術(shù)發(fā)展的主流，而超硬材料磨具磨削作為一種先進的加工技術(shù)，其應用領(lǐng)域不斷擴大，已從工具行業(yè)對難磨金屬材料的加工，推廣到軸承、汽車、機床等普通黑色金屬以及陶瓷等非金屬材料的加工，大有取代普通磨具的趨勢。
另外，當前各國都投入了大量的人力和資金進行難加工材料的研究和開發(fā)，而目前對難加工材料的加工，使用最多的就是陶瓷結(jié)合劑超硬磨具和金屬結(jié)合劑磨具，金屬結(jié)合劑，優(yōu)點是結(jié)合力強、韌性好，但黏附性大，易阻塞不出刃；陶瓷結(jié)合劑的特點是脆性好、結(jié)合力強，但是韌性不足，磨削過程中容易發(fā)生振顫，使加工表面產(chǎn)生波紋和裂紋；在生產(chǎn)工藝方面，兩種結(jié)合劑磨具都是經(jīng)過成型壓制后進行高溫燒結(jié)，金屬結(jié)合劑的燒結(jié)溫度一般為600-900℃，可采用熱壓燒結(jié)；而陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)溫度一般在900℃-1300℃，且只能冷壓燒結(jié)，不能采用熱壓燒結(jié)，燒結(jié)過程中易對超硬磨料損傷。
上述兩種結(jié)合劑存在的問題是陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)溫度高，在燒結(jié)中容易造成超硬磨料的損害，無法保證質(zhì)量的穩(wěn)定性；而陶瓷結(jié)合劑剛性大、易震動產(chǎn)生加工表面波紋的缺點。而金屬結(jié)合劑存在粘性大、易阻塞、燒傷工件的缺點。另外，在工藝上，陶瓷材料本身不導電，無法像金屬結(jié)合劑磨具生產(chǎn)那樣采用熱壓燒結(jié)，因此只能采用冷壓燒結(jié)工藝，該工藝壓制壓力高，工藝復雜，而且由于本身缺點比較難以克服，使得這種產(chǎn)品目前只能滿足一般性磨削加工使用，對于精密磨削、超精密磨削還難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方及制作工藝，它不僅在磨削性能上克服了金屬結(jié)合劑粘性大、易阻塞、燒傷工件，陶瓷結(jié)合劑剛性大、鋒利度不理想、易震顫而產(chǎn)生加工表面波紋的缺點；在制造工藝上也克服了陶瓷結(jié)合劑燒結(jié)溫度高、只能冷壓不能熱壓的缺點。
其技術(shù)方案是由金屬結(jié)合劑材料和陶瓷結(jié)合劑材料組成，其組成為(重量比)金屬結(jié)合劑材料5％-95％，陶瓷結(jié)合劑材料5％-95％。
所述的金屬結(jié)合劑材料可以為銅、鎳、鈷、鐵、鋁、錫、鋅、錳、鈦、鉻、鉛、鎢和鉬中的任意一種以上組成。
所述的金屬結(jié)合劑的較佳的百分比如下銅1％-90％、鎳1％-90％、鈷1％-90％、鐵1％-90％、鋁1-90％、錫0-30％、鋅0-30％、錳0-30％、鉻0-30％、鈦0-30％、、鉛0％-30％、鎢0-20％和鉬0-15％。
所述的陶瓷結(jié)合劑材料主要成分為粘土、黃土、長石、石英、滑石、螢石、鋰輝石和玻璃類中的任意一種以上組成。
所述的陶瓷結(jié)合劑材料的較佳的百分比如下粘土0％-90％、黃土0％-90％、長石0％-90％、石英0％-80％、滑石0-20％和玻璃類0-60％、螢石0％-10％、鋰輝石0％-10％。
所述的粘土種類有高嶺石、蒙托石(膨潤土)、臘石或伊利石等；所述的長石種類有鉀長石、鈉長石、鈣長石、鋇長石等；所述的玻璃類種類有硼砂玻璃或硼硅玻璃等。
上述金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的制作工藝，包括以下工藝步驟(1)將陶瓷結(jié)合劑成分按一定比例混合燒結(jié)成陶瓷材料；(2)將燒結(jié)好的陶瓷材料粉碎、過篩；(3)按一定比例加入金屬粉末與陶瓷結(jié)合劑粉末混合均勻；(4)加入超硬材料磨料混合均勻，裝在模具中；(5)由熱壓燒結(jié)機進行邊加熱燒結(jié)邊加壓成型，成型到所需形狀和密度后，脫模取出。
所述的熱壓燒結(jié)機進行邊加熱到600℃-1200℃燒結(jié)，加壓到1-4KN/cm2成型，成型到所需形狀和密度后，脫模取出。
本發(fā)明的有益效果是一是在磨削性能上，該產(chǎn)品既保持了金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑磨具使用壽命長、磨具本身尺寸形狀穩(wěn)定、能保證非常高的加工精度的優(yōu)點，又克服了金屬結(jié)合劑粘性大、不鋒利，陶瓷結(jié)合劑韌性不足的缺點。
二是大大提高了超硬磨具在超高精密磨削中的加工性能；三是在制造工藝上由于在陶瓷結(jié)合劑中加入了低熔點的金屬材料，使得燒結(jié)溫度大大降低，生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本降低，提高了產(chǎn)品的利潤空間和市場競爭力，另外，由于燒結(jié)溫度低減少了燒結(jié)過程中對超硬磨料的損害，使得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
四是由于在陶瓷材料中加入了可導電的金屬材料，使得陶瓷結(jié)合劑磨具可采用熱壓燒結(jié)完成。
具體實施例方式實施例1，其技術(shù)方案是包括金屬結(jié)合劑40％，陶瓷結(jié)合劑60％。
陶瓷結(jié)合劑材料為粘土40％、長石30％、石英10％、滑石5％和硼玻璃15％。
金屬結(jié)合劑材料為銅60％、鎳20％、鈷15％、錫15％。
燒結(jié)溫度720℃，壓力1.5KN/cm2，產(chǎn)品特點鋒利度好、適合磨削脆硬性材料。
實施例2，包括金屬結(jié)合劑95％，陶瓷結(jié)合劑5％；上述陶瓷結(jié)合劑材料組成不變，金屬結(jié)合劑可以為鎳50％、鈷15％、銅30％、錫5％。
燒結(jié)溫度780℃，壓力1.5KN/cm2，產(chǎn)品特點鋒利度好、使用壽命長、適應范圍廣。
實施例3，包括金屬結(jié)合劑5％，陶瓷結(jié)合劑95％；上述陶瓷結(jié)合劑材料組成不變，金屬結(jié)合劑可以為鐵40％、銅30％、鎳20％、錫10％。
燒結(jié)溫度760℃，壓力2KN/cm2，產(chǎn)品特點使用壽命長、成本低廉，適合磨削非金屬材料。
當然，上述三種實施例中金屬結(jié)合劑材料的組成也可以為銅1％-90％、鎳1％-90％、鈷1％-90％、鐵1％-90％、鋁1-90％、錫0-30％、鋅0-30％、錳0-30％、鉻0-30％、鈦0-30％、、鉛0％-30％、鎢0-20％和鉬0-15％中任意一種以上組成，還可以加入其它微量合金元素，包括一些本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他成分；而陶瓷結(jié)合劑材料也可以為粘土0％-90％、黃土0％-90％、長石0％-90％、石英0％-80％、滑石0-20％和玻璃類0-60％、螢石0％-10％、鋰輝石0％-10％中任意一種以上組成，還可以加入一些本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他添加成分。
另外上述金屬-陶瓷結(jié)合劑磨具的制作工藝，包括以下工藝步驟(1)將陶瓷結(jié)合劑成分按一定比例混合在溫度900-1300℃下燒結(jié)成陶瓷材料；(2)將燒結(jié)好的陶瓷材料粉碎、過篩；(3)按一定比例加入金屬粉末與陶瓷結(jié)合劑粉末混合均勻，(4)加入超硬材料磨料混合均勻，裝在模具中；(5)由熱壓燒結(jié)機進行邊加熱到600-1200℃燒結(jié)，加壓到1-4KN/cm2成型，成型到所需形狀和密度后，脫模取出。
權(quán)利要求
1.一種金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是由金屬結(jié)合劑材料和陶瓷結(jié)合劑材料組成，其組成為(重量比)金屬結(jié)合劑材料5％-95％，陶瓷結(jié)合劑材料5％-95％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是所述的金屬結(jié)合劑材料可以為銅、鎳、鈷、鐵、鋁、錫、鋅、錳、鈦、鉻、鉛、鎢和鉬中的任意一種以上組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是所述的金屬結(jié)合劑的較佳的百分比如下銅1％-90％、鎳1％-90％、鈷1％-90％、鐵1％-90％、鋁1-90％、錫0-30％、鋅0-30％、、錳0-30％、鉻0-30％、鈦0-30％、鉛0％-30％、鎢0-20％和鉬0-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是所述的陶瓷結(jié)合劑材料主要成分為粘土、黃土、長石、石英、滑石、螢石、鋰輝石和玻璃類中的任意一種以上組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是所述的陶瓷結(jié)合劑材料的較佳的百分比如下粘土0％-90％、黃土0％-90％、長石0％-90％、石英0％-80％、滑石0-20％和玻璃類0-60％、螢石0％-10％、鋰輝石0％-10％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方，其特征是所述的粘土種類有高嶺石、蒙托石(膨潤土)、臘石或伊利石等；所述的長石種類有鉀長石、鈉長石、鈣長石、鋇長石等；所述的玻璃類種類有硼砂玻璃或硼硅玻璃等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑磨具的制作工藝，其特征是包括以下工藝步驟(1)將陶瓷結(jié)合劑成分按一定比例混合燒結(jié)成陶瓷材料；(2)將燒結(jié)好的陶瓷材料粉碎、過篩；(3)按一定比例加入金屬粉末與陶瓷結(jié)合劑粉末混合均勻；(4)加入超硬材料磨料混合均勻，裝在模具中；(5)由熱壓燒結(jié)機進行邊加熱燒結(jié)邊加壓成型，成型到所需形狀和密度后，脫模取出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬-陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的制作工藝，其特征是所述的熱壓燒結(jié)機進行邊加熱到600℃-1200℃燒結(jié)，加壓到1-4KN/cm2成型，成型到所需形狀和密度后，脫模取出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬—陶瓷復合材料作為超硬材料磨具結(jié)合劑的配方及制作工藝。其技術(shù)方案是由金屬結(jié)合劑材料和陶瓷結(jié)合劑材料組成，其組成為(重量比)金屬結(jié)合劑材料5％－95％，陶瓷結(jié)合劑材料5％－95％。有益效果是該產(chǎn)品既保持了金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑磨具使用壽命長、磨具本身尺寸形狀穩(wěn)定、能保證非常高的加工精度的優(yōu)點，又克服了金屬結(jié)合劑粘性大、不鋒利，陶瓷結(jié)合劑韌性不足的缺點。
文檔編號B22F1/00GK1903485SQ20061004549
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者國慶, 王秦生, 左宏森 申請人:國慶