高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及超硬金剛石磨料，具體說是高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法，其包括制備二氧化鈦溶膠；清洗金剛石顆粒；將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，并加熱烘干后冷卻；然后置于馬弗爐爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到表面涂覆有二氧化鈦薄膜的金剛石磨料。本發(fā)明將金剛石浸泡在二氧化鈦溶膠中，從而在金剛石顆粒表面涂覆二氧化鈦薄膜，大大改善了金剛石的性能，提高了其強(qiáng)度，可以作為超硬金剛石砂輪的磨料，適合磨削超硬材料。
【專利說明】
高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高精密切割砂輪，具體說是高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科技的進(jìn)步，人們對生產(chǎn)工具的要求向著高效率、高壽命高、高經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，在很多領(lǐng)域普通材料的工具已經(jīng)不能滿足勞動者日益提高的要求，所以以金剛石為代表的金剛石磨削工具發(fā)展迅速，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到機(jī)械加工、汽車制造、航空航天、生物、醫(yī)療器具、電子信息、建筑、交通、地質(zhì)采礦等領(lǐng)域。
[0003]目前，絕大部分人工合成的金剛石都為粉末狀或細(xì)小的顆粒狀，為了利用金剛石進(jìn)行高精度，高效率磨削加工，通常采用結(jié)合劑將金剛石磨粒粘結(jié)起來并制成具有一定強(qiáng)度和形狀的模具，以便于安裝在各種磨床上進(jìn)行磨削加工。與其他磨料如剛玉、碳化硅相比，用金剛石模具進(jìn)行磨削時(shí)，其具有磨削效率高、使用壽命長、磨削力小，磨削溫度低、磨削精度高等優(yōu)點(diǎn)。但，現(xiàn)有的以金屬材料為結(jié)合劑制備金剛石砂輪磨料的硬度不夠強(qiáng)，不能適合高硬度材料的磨削。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工藝較為簡單的高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法，其包括以下步驟:
(1)制備二氧化鈦溶膠；
(2)清洗金剛石顆粒；
(3)將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，并加熱烘干后冷卻；
(4)然后置于馬弗爐爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到表面涂覆有二氧化鈦薄膜的金剛石磨料。
[0006]作為優(yōu)選，在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化，得到二氧化鈦溶膠。
[0007]作為優(yōu)選，所述二氧化鈦溶膠中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為1:1:1:(25—28)。
[0008]作為優(yōu)選，清洗金剛石顆粒時(shí)，將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥。
[0009 ] 作為優(yōu)選，金剛石顆粒用鹽酸溶液浸泡后用去離子水沖洗至沖洗液的pH值為7。
[0010]作為優(yōu)選，金剛石顆粒浸泡于二氧化鈦溶膠中靜置撈出后，再置于70—90°C的烘箱中干燥4 一 6min，然后冷卻;并重復(fù)上述步驟3—5次。
[0011 ] 作為優(yōu)選，熱處理時(shí)，先將馬弗爐升溫至90—100 0C后保溫20—30min，然后以4一 7°C/min的升溫速率升溫至600—800°C，并保溫50—60min后隨爐冷卻。
[0012]從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明將金剛石浸泡在二氧化鈦溶膠中，從而在金剛石顆粒表面涂覆二氧化鈦薄膜，大大改善了金剛石的性能，提高了其強(qiáng)度，可以作為超硬金剛石砂輪的磨料，適合磨削超硬材料。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0014]高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法，其包括以下步驟:
(I)制備二氧化鈦溶膠；制備二氧化鈦溶膠時(shí)，先在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化，得到二氧化鈦溶膠;在二氧化鈦溶膠中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為1:1:1: (25—28)。本發(fā)明采用鈦酸丁酯為有機(jī)前驅(qū)體，以乙醇為有機(jī)溶劑，通過醇解、水解和縮聚反應(yīng)制得二氧化鈦溶膠。
[0015](2)清洗金剛石顆粒;清洗金剛石顆粒時(shí)，將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗至沖洗液的PH值為7，并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥，可避免涂膜時(shí)引入雜質(zhì)，降低金剛石的性能。
[0016](3)將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，并加熱烘干后冷卻;金剛石顆粒浸泡于二氧化鈦溶膠中靜置撈出后，再置于70—90°C的烘箱中干燥4 一6min，然后冷卻;并重復(fù)上述步驟3—5次，使得涂膜的質(zhì)量更好，涂層均勻。金剛石浸泡在溶膠后，其表面會形成一層二氧化鈦溶膠薄膜，溶膠薄膜在后繼的干燥和熱處理過程中會在金剛石表面產(chǎn)生進(jìn)一步縮聚，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的二氧化鈦凝膠薄膜。由于溶膠凝膠成膜的厚度較薄，因此需要3—5次成膜，提高金剛石磨料的性能。
[0017](4)然后置于馬弗爐爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到表面涂覆有二氧化鈦薄膜的金剛石磨料;熱處理時(shí)，先將馬弗爐升溫至90—100°(:后保溫20—301^11，然后以4一7°(:/1^11的升溫速率升溫至600—800 V，并保溫50—60min后隨爐冷卻。經(jīng)過熱處理后，薄膜致密度較高，附著力較強(qiáng)。
[0018]實(shí)施例1
先在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化lh，得到二氧化鈦溶膠，其中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為1:1:1:25;同時(shí)將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗至沖洗液的PH值為7，并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥，接著將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，再置于70°C的烘箱中干燥6min，然后冷卻;并重復(fù)上述步驟3次;然后置于馬弗爐爐內(nèi)，并將馬弗爐升溫至90°C后保溫30min，然后以4°C/min的升溫速率升溫至600°C，并保溫60min后隨爐冷卻。測試得到:薄膜厚度約llOnm，磨料的硬度達(dá)75HV，且薄膜與金剛石基體結(jié)合完好，在界面處未出現(xiàn)氣孔等缺陷。
[0019]實(shí)施例2
先在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化lh，得到二氧化鈦溶膠，其中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為1:1:1:26.5;同時(shí)將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗至沖洗液的PH值為7，并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥，接著將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，再置于80°C的烘箱中干燥5min，然后冷卻；并重復(fù)上述步驟4次;然后置于馬弗爐爐內(nèi)，并將馬弗爐升溫至95°C后保溫25min，然后以5°C/min的升溫速率升溫至700°C，并保溫55min后隨爐冷卻。測試得到:薄膜厚度約115nm，磨料的硬度達(dá)78HV，且薄膜與金剛石基體結(jié)合完好，在界面處未出現(xiàn)氣孔等缺陷。
[0020]實(shí)施例3
先在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化lh，得到二氧化鈦溶膠，其中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為1:1:1:28;同時(shí)將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗至沖洗液的PH值為7，并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥，接著將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，再置于90°C的烘箱中干燥4min，然后冷卻；并重復(fù)上述步驟5次;然后置于馬弗爐爐內(nèi)，并將馬弗爐升溫至100°C后保溫20min，然后以7°C/min的升溫速率升溫至800°C，并保溫50min后隨爐冷卻。測試得到:薄膜厚度約120nm，磨料的硬度達(dá)77.6HV，且薄膜與金剛石基體結(jié)合完好，在界面處未出現(xiàn)氣孔等缺陷。
[0021]以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在【具體實(shí)施方式】以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高精密切割砂輪用超硬金剛石磨料的制備方法，其包括以下步驟: (1)制備二氧化鈦溶膠； (2)清洗金剛石顆粒； (3)將清洗后的金剛石顆粒浸泡于上述二氧化鈦溶膠中，靜置后撈出，并加熱烘干后冷卻； (4)然后置于馬弗爐爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，得到表面涂覆有二氧化鈦薄膜的金剛石磨料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:在攪拌下將鈦酸丁酯溶于無水乙醇中，接著加入二乙醇胺，待溶液混合均勻后，再滴加乙醇水溶液，繼續(xù)攪拌，然后室溫陳化，得到二氧化鈦溶膠。3.如權(quán)利要求1所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:所述二氧化鈦溶膠中鈦酸丁酯、水、二乙醇胺、乙醇的物質(zhì)的量之比為I:1:1: (25—28)。4.如權(quán)利要求1或2或3所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:清洗金剛石顆粒時(shí)，將金剛石顆粒先用鹽酸溶液浸泡，再用去離子水沖洗并烘干，然后用丙酮超聲清洗，接著用去離子水沖洗后干燥。5.如權(quán)利要求4所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:金剛石顆粒用鹽酸溶液浸泡后用去離子水沖洗至沖洗液的PH值為7。6.如權(quán)利要求1所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:金剛石顆粒浸泡于二氧化鈦溶膠中靜置撈出后，再置于70—90°C的烘箱中干燥4 一 6min，然后冷卻；并重復(fù)上述步驟3—5次。7.如權(quán)利要求1所述超硬金剛石磨料的制備方法，其特征在于:熱處理時(shí)，先將馬弗爐升溫至90—100°C后保溫20—30min，然后以4 一 7°C/min的升溫速率升溫至600—800°C，并保溫50—60min后隨爐冷卻。
【文檔編號】B24D18/00GK105856087SQ201610254469
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】黎超英, 吳沛榮
【申請人】柳州凱通新材料科技有限公司