本發(fā)明涉及金剛石工具的
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說，本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)磨輪及其制備方法。
背景技術(shù)：
：金剛石磨輪主要用于大理石、花崗巖、水泥混凝土等材料的平面磨削加工處理，主要起到磨削邊角和表面作用。金剛石磨輪通常采用安裝孔結(jié)構(gòu)，易于裝卸，具有加工平整度好、磨削效率高等特點(diǎn)，且能夠適用于多種磨削設(shè)備。金剛石磨輪通常通過整體熱壓燒結(jié)成型，其工藝特點(diǎn)是將金屬結(jié)合劑與金剛石磨粒直接燒結(jié)在鋼基體上。由于鋼基體與金屬結(jié)合劑以及金剛石磨粒的線膨脹系數(shù)存在較大差異，燒結(jié)后會產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而使得金剛石刀頭與鋼基體之間的結(jié)合強(qiáng)度較低，容易導(dǎo)致剪切分離使得刀頭發(fā)生非正常的破壞。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中通過在金剛石刀頭與基體之間設(shè)置一層不包含金剛石磨粒的基底層來提高二者之間的結(jié)合強(qiáng)度，基底層通常也由金屬結(jié)合劑構(gòu)成，但其結(jié)合強(qiáng)度仍然較低。另外，現(xiàn)有技術(shù)還可以通過釬焊工藝來將金剛石刀頭與基體結(jié)合，但對于多刀頭的金剛石磨輪的制備而言，釬焊操作工藝復(fù)雜，耗時(shí)較長。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種與鋼基體結(jié)合強(qiáng)度高的硬質(zhì)磨輪及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的第一方面采用了以下技術(shù)方案：一種硬質(zhì)磨輪，其包括環(huán)狀基體，特征在于所述環(huán)狀基體上通過冷噴涂形成有打底磨料層，所述打底層上通過熱壓燒結(jié)形成磨料工作層。其中，所述打底磨料層的厚度為20μm～200μm，優(yōu)選為20～100μm。其中，所述打底磨料層由金屬結(jié)合劑組成。其中，所述磨料工作層由金屬結(jié)合劑和硬質(zhì)磨料組成。其中，所述打底磨料層和磨料工作層中采用的金屬結(jié)合劑相同。其中，所述打底磨料層和磨料工作層中采用的金屬結(jié)合劑不同。本發(fā)明的第二方面，還涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備方法，其包括環(huán)狀基體，特征在于：首先在所述環(huán)狀基體上通過冷噴涂形成有打底磨料層，然后在所述打底磨料層上通過熱壓燒結(jié)形成磨料工作層。其中，所述打底磨料層由金屬結(jié)合劑組成。其中，所述磨料工作層由金屬結(jié)合劑和硬質(zhì)磨料組成。其中，所述打底磨料層和磨料工作層中采用的金屬結(jié)合劑相同。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的制備硬質(zhì)磨輪具有以下有益效果：本發(fā)明的硬質(zhì)磨輪通過引入冷噴涂工藝能夠保證基體與磨料工作層與釬焊結(jié)合相當(dāng)甚至更高的結(jié)合強(qiáng)度，從而使得本發(fā)明的硬質(zhì)磨輪能夠適用于高速磨削的環(huán)境。而且冷噴涂形成的磨料打底層同樣能夠發(fā)揮磨削作用，減少了金屬結(jié)合劑的浪費(fèi)。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的硬質(zhì)磨輪及其制備方法做進(jìn)一步的闡述，以期對本發(fā)明的技術(shù)方案做出更完整和清楚的說明。本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)磨輪，其包括環(huán)狀基體，所述環(huán)狀基體上通過冷噴涂形成有打底磨料層，打底磨料層上通過熱壓燒結(jié)形成磨料工作層，所述打底磨料層的厚度為100～2000μm，優(yōu)選為200～1000μm。所述打底磨料層由金屬結(jié)合劑組成，磨料工作層由金屬結(jié)合劑和硬質(zhì)磨料組成。在本發(fā)明中，所述打底磨料層和磨料工作層中采用的金屬結(jié)合劑不同，例如打底磨料層可以采用與基底具有更好結(jié)合強(qiáng)度的金屬結(jié)合劑，而磨料工作層的金屬結(jié)合劑主要考慮與硬質(zhì)磨料的匹配性，例如能對硬質(zhì)磨料具有良好的把持力并且具有所述硬質(zhì)磨料的損耗相當(dāng)。當(dāng)然，由于冷噴涂工藝能夠通過壓縮空氣加速金屬結(jié)合劑到臨界速度(超音速)使得金屬粒子直擊到基體表面后發(fā)生物理形變，金屬粒子撞扁在基體表面并牢固附著，而且隨后在磨料工作層熱壓燒結(jié)時(shí)消除了變形應(yīng)力進(jìn)一步提高了粘附性，從而能夠大大提高磨料工作層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。因此，在本發(fā)明中，打底磨料層采用的金屬結(jié)合劑與磨料工作層的金屬結(jié)合劑的組成相同，也能保證磨料工作層與基體具有與釬焊結(jié)合相當(dāng)甚至更高的結(jié)合強(qiáng)度。所述金屬結(jié)合劑為銅基金屬結(jié)合劑或鐵基金屬結(jié)合劑，并且其中可添加有co、ni、sn、zn、si、b、ti或re(稀土)。作為示例性地，所述金屬結(jié)合劑例如可以選擇fam1021合金粉(例如含有18.2wt％的ni，2.0wt％的co和余量的fe的電解合金粉)、lfp合金粉(例如含15.0wt％的cu，3.8wt％的sn，12.0wt％的ni，1.8wt％的co和余量的fe的電解粉)、銅基金屬結(jié)合劑等。所述硬質(zhì)磨料包括金剛石、碳化物、硼化物、氮化物、碳氮化物或氧氮化物，例如作為優(yōu)選地，可以選擇金剛石、氮化硼、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、碳化鈦、氮化鈦、二氧化鈦等。其中，最優(yōu)選人造金剛石和/或氮化硼，并且它們的粒徑通常在100～500μm的范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-配料-混料-冷噴涂-裝粉冷壓-熱壓燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，82％的fam1021合金粉，8％錫粉，和10％銅粉；混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，82％的fam1021合金粉，8％錫粉，和10％銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)冷噴涂：基體為45號鋼，采用n2作為工作氣體，噴涂粉末為混合料1，氣體溫度為120℃，氣體壓力為2.5mpa，送粉速率50g/min，噴距20mm，初始速度1500m/s，厚度為50μm。3)冷壓：調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料2-將粉料刮均勻-冷壓成型鋼模中加壓成型。4)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。5)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。6)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。實(shí)施例2本實(shí)施例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-配料-混料-冷噴涂-裝粉冷壓-熱壓燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，82％的lfp合金粉，8％錫粉，和10％銅粉；混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，82％的lfp合金粉，8％錫粉，和10％銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)冷噴涂：基體為45號鋼，采用n2作為工作氣體，噴涂粉末為混合料1，氣體溫度為120℃，氣體壓力為2.5mpa，送粉速率50g/min，噴距20mm，初始速度1500m/s，厚度為50μm。3)冷壓：調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料2-將粉料刮均勻-冷壓成型鋼模中加壓成型。4)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。5)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。6)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。實(shí)施例3本實(shí)施例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-配料-混料-冷噴涂-裝粉冷壓-熱壓燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，32wt％的鐵粉，5wt％的鎳粉，8wt％的錫粉，和55wt％的銅粉混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，32wt％的鐵粉，5wt％的鎳粉，8wt％的錫粉，和55wt％的銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)冷噴涂：基體為45號鋼，采用n2作為工作氣體，噴涂粉末為混合料1，氣體溫度為120℃，氣體壓力為2.5mpa，送粉速率50g/min，噴距20mm，初始速度1500m/s，厚度為50μm。3)冷壓：調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料2-將粉料刮均勻-冷壓成型鋼模中加壓成型。4)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。5)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。6)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。對比例1本對比例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-金剛石和金屬粉料的配料-混料-二次裝粉冷壓-燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，82％的fam1021合金粉，8％錫粉，和10％銅粉；混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，82％的fam1021合金粉，8％錫粉，和10％銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料1-將粉料刮均勻-上壓機(jī)半成型-卸上壓頭-再投放混合料2到冷壓成型鋼模中加壓成型，基體是45號鋼。3)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。4)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。5)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。對比例2本對比例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-金剛石和金屬粉料的配料-混料-二次裝粉冷壓-燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，82％的lfp合金粉，8％錫粉，和10％銅粉；混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，82％的lfp合金粉，8％錫粉，和10％銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料1-將粉料刮均勻-上壓機(jī)半成型-卸上壓頭-再投放混合料2到冷壓成型鋼模中加壓成型，基體是45號鋼。3)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。4)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。5)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。對比例3本對比例涉及一種硬質(zhì)磨輪的制備。制造包括以下工序：基體加工-金剛石和金屬粉料的配料-混料-二次裝粉冷壓-燒結(jié)-磨輪噴砂處理-測磨輪的動平衡-噴漆-開刃-打標(biāo)、印字包裝入庫。1)配料、混料：以重量百分比表示，32wt％的鐵粉，5wt％的鎳粉，8wt％的錫粉，和55wt％的銅粉混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料30分鐘得到混合料1。以重量百分比表示，32wt％的鐵粉，5wt％的鎳粉，8wt％的錫粉，和55wt％的銅粉，按金剛石濃度0.7ct/cm3，金剛石粒度35/40#-35％、40/50#-30％、50/60#-35％的要求，混制成成型料，采用三維混料機(jī)，混料120分鐘得到混合料2。2)調(diào)整好工裝模具，先投放鋼基體-投放混合料1-將粉料刮均勻-上壓機(jī)半成型-卸上壓頭-再投放混合料2到冷壓成型鋼模中加壓成型，基體是45號鋼。3)熱壓燒結(jié)：將冷壓的毛坯，組裝在石墨模具中，加上厚度15cm的鐵塊，在保護(hù)氣體的環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，熱壓壓力為20mpa，燒結(jié)溫度為840℃。4)波紋磨輪基體表面噴砂、測動平衡、噴漆、開刃，按工藝要求加工成所需尺寸。5)后加工好的波紋磨輪，進(jìn)行打標(biāo)、印字，按要求包裝入庫。對實(shí)施例1～3以及對比例1～3測試磨料工作層與45號鋼基體之間的抗拉強(qiáng)度(10個試樣取平均值)，結(jié)果如表1所示。表1抗拉強(qiáng)度(mpa)實(shí)施例1293實(shí)施例2285實(shí)施例3296對比例1164對比例2158對比例3189實(shí)施例1～3的抗拉強(qiáng)度值高于采用普通的銅焊片230～260mpa的抗拉強(qiáng)度范圍。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，具體實(shí)施例只是對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12