一种基于PCD复合片的高强度金刚石磨轮及其制备方法与流程

本发明涉及金刚石磨轮制备，具体为一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮及其制备方法。

背景技术：

1、pcd复合片是一种由微米或亚微米级别的金刚石颗粒在高温高压条件下烧结形成的复合材料。pcd复合片因其独特的性能，在工业领域中有着广泛的应用。如作为切削工具，这些工具适用于加工硬质材料，如硬质合金、陶瓷、石材、玻璃和某些非铁金属；磨削和抛光工具，用于对工件进行精密磨削和抛光，提高工件的表面光洁度和精度；钻探工具，在地质勘探和矿山开采中，pcd复合片被用于制造钻头，以提高钻探效率和钻头的耐用性；耐磨部件，pcd复合片的耐磨性使其成为制造耐磨部件的理想材料，如轴承、密封件、磨料喷嘴等；电子和光学领域，由于pcd复合片具有优异的热导性和电绝缘性，它也被用于电子封装和光学窗口等高性能应用。

2、pcd复合片虽然有以上优点，但是由于对pcd复合片抛光使用的金刚石磨轮强度不足，刀头与基体结合不紧密，加工过程容易发生断裂，影响加工效率。因此，为了解决上述问题，制备了一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将金刚石、铜、铁、镍、聚四氟乙烯混合，保护气氛下，高温烧结，磨削修整得到金刚石刀头；

5、步骤二：将金刚石刀头置于微米金刚石镀覆液进行一次镀覆，得到一次电镀金刚石刀头；将一次电镀金刚石刀头置于纳米金刚石镀覆液进行二次镀覆，得到二次电镀金刚石刀头；

6、步骤三：将二次电镀金刚石刀头与基体在焊膏的作用下，焊接成高强度金刚石磨轮。

7、较为优化地：本专利通过对金刚石悬浮液中的分散剂和焊膏中的结合剂进行改良，使二者加入相同添加剂，增强了金刚石磨轮强度的同时减少了材料的浪费，符合经济效益，所述添加剂的制备方法为：按重量份数计，将0.8-1份1,4-丁二硫醇和1-2份4-氨基吡啶-3-羧酸、2-4份去离子水混合搅拌，加入浓硫酸，在60-80℃下反应4-5h，洗涤干燥，得到添加剂；其中浓硫酸的质量占1,4-丁二硫醇、4-氨基吡啶-3-羧酸总质量的1-3％。

8、较为优化地：所述金刚石刀头的原料包括以下组分：按重量份数计，20-25份金刚石、15-18份铜、25-30份铁、5-7份镍、1-2份聚四氟乙烯。

9、较为优化地：所述高温烧结的工艺参数为：在氮气保护下，先加热至300-350℃，保温30-50min，之后升温至400-450℃，保温10-15min。

10、较为优化地：所述微米金刚石镀覆液的组分包括：按重量份数计，8-10份微米金刚石、0.5-1份添加剂、5-6份去离子水；所述纳米金刚石镀覆液的组分包括：按重量份数计，10-13份纳米金刚石、4-5份微米金刚石、0.8-1份添加剂、6-8份去离子水。

11、较为优化地：所述一次镀覆的工艺参数为：温度为60-70℃，电流密度为27-30a/dm2下，时间为18-25秒；二次镀覆的工艺参数为：温度为90-100℃下，电流密度为20-25a/dm2，电沉积45-50秒，电流密度为40-50a/dm2，电沉积15-20秒，循环镀覆7-10次。

12、较为优化地：所述焊膏包括以下组分：按重量份数计，18-20份合金焊料粉末、0.5-1份n-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1-3份添加剂、0.8-2份丙烯酸酯、0.5-1份苹果酸；其中，所述合金焊料粉末包括以下组分：1-3份锡粉、1-2份锌粉、0.5-1份铋粉、0.8-1份钴粉。

13、较为优化地：所述合金焊料粉末制备工艺为：按重量份数计，将1-3份锡粉、1-2份锌粉、0.5-1份铋粉、0.8-1份钴粉混合在700-800℃下熔融，之后气雾金属液体，以2.5-3mpa的压力进行喷雾，冷却得到合金焊料粉末。

14、较为优化地：所述焊接的工艺为：将二次电镀金刚石刀头放在基体的相应位置上，二次电镀金刚石刀头与基体之间放入焊膏，调整相应位置，在800-1000℃下焊接，焊接时间为15-20min。

15、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果为：

16、所制得的高强度金刚石磨轮表面依次电镀微米金刚石层和纳米金刚石层，有效的增强了金刚石磨轮的强度；在金刚石的悬浮液中加入由1,4-丁二硫醇和4-氨基吡啶-3-羧酸反应制得的添加剂，添加剂分子较大，并且含有氨基、吡啶等多个位点，利用空间效应和多位点效应，有效的增强了金刚石悬浮液的分散性，同时因为含有氨基、巯基等基团，容易和金属形成配位键，增强了镀覆的效果，提高了金刚石磨轮的强度；焊接过程中所采用的的焊膏中加入的添加剂与上述添加剂相同，所使用的硅烷偶联剂为n-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，一端有效的结合基体与金刚石刀头，另一端的环氧基可以和添加剂中的氨基反应，有效的增强了金刚石磨轮的强度，同时较长的烷基链可以提升焊膏在基体表面的分散性，进一步的增强金刚石磨轮的力学性能。因此，在对pcd复合片进行抛光时，因为强度增强、焊接牢固，焊接过程不易断裂，刀头的磨损比降低，使得抛光效率得到提高。

技术特征：

1.一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述微米金刚石镀覆液的组分包括：按重量份数计，8-10份微米金刚石、0.5-1份添加剂、5-6份去离子水；所述纳米金刚石镀覆液的组分包括：按重量份数计，10-13份纳米金刚石、4-5份微米金刚石、0.8-1份添加剂、6-8份去离子水。

3.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述金刚石刀头的原料包括以下组分：按重量份数计，20-25份金刚石、15-18份铜、25-30份铁、5-7份镍、1-2份聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述高温烧结的工艺参数为：在氮气保护下，先加热至300-350℃，保温30-50min，之后升温至400-450℃，保温10-15min。

5.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述一次镀覆的工艺参数为：温度为60-70℃，电流密度为27-30a/dm2下，时间为18-25秒；所述二次镀覆的工艺参数为：温度为90-100℃下，电流密度为20-25a/dm2，电沉积45-50秒，电流密度为40-50a/dm2，电沉积15-20秒，循环镀覆7-10次。

6.根据权利要求2所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述添加剂的制备方法为：按重量份数计，将0.8-1份1,4-丁二硫醇和1-2份4-氨基吡啶-3-羧酸、2-4份去离子水混合搅拌，加入浓硫酸，在60-80℃下反应4-5h，洗涤干燥，得到添加剂；其中浓硫酸的质量占1,4-丁二硫醇、4-氨基吡啶-3-羧酸总质量的1-3％。

7.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述焊膏包括以下组分：按重量份数计，18-20份合金焊料粉末、0.5-1份n-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1-3份添加剂、0.8-2份丙烯酸酯、0.5-1份苹果酸；其中，所述合金焊料粉末包括以下组分：1-3份锡粉、1-2份锌粉、0.5-1份铋粉、0.8-1份钴粉。

8.根据权利要求7所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述合金焊料粉末制备工艺为：按重量份数计，将锡粉、锌粉、铋粉、钴粉混合在700-800℃下熔融，以2.5-3mpa的压力进行喷雾，冷却得到合金焊料粉末。

9.根据权利要求1所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法，其特征在于：所述焊接的工艺为：将二次电镀金刚石刀头放在基体的相应位置上，二次电镀金刚石刀头与基体之间放入焊膏，调整相应位置，在800-1000℃下焊接，焊接时间为15-20min。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于pcd复合片的高强度金刚石磨轮的制备方法得到的高强度金刚石磨轮。

技术总结本发明涉及金刚石磨轮制备技术领域，具体为一种基于PCD复合片的高强度金刚石磨轮及其制备方法。包括以下步骤：步骤一：将金刚石、铜、铁、镍、铬钒、聚四氟乙烯混合，保护气氛下，高温烧结，磨削修整得到金刚石刀头；步骤二：将金刚石刀头置于微米金刚石镀覆液进行一次镀覆，得到一次电镀金刚石刀头；将一次电镀金刚石刀头置于纳米金刚石镀覆液进行二次镀覆，得到二次电镀金刚石刀头；步骤三：将二次电镀金刚石刀头与基体在焊膏的作用下，焊接成高强度金刚石磨轮。有益效果：通过对金刚石刀头进行镀覆和对焊膏成分进行改良，所制得金刚石磨轮的强度得到提升。技术研发人员：奚小锋,奚宁远受保护的技术使用者：江阴市科雷特工具有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11