一種超硬磨具及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及超硬磨具【技術領域】，具體為一種超硬磨具及其制備方法，選用特定的不銹鋼作為基體材料，并依次經過車削加工、清洗、電鑄和酸處理進行加工。應用本發明所述的不銹鋼作為超硬磨具的基體，可提高超硬磨具的使用壽命；結合本發明公開的超硬磨具制的備方法，尤其是在鍍附磨料時選用特定的電流密度可顯著提高超硬磨具的使用壽命，使用壽命提高40-50%。
【專利說明】一種超硬磨具及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超硬磨具【技術領域】，尤其涉及一種超硬磨具及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超硬材料制品在現代工業中應用越來越廣泛，超硬材料磨具是由基體材料、磨料(金剛石或立方氮化硼)、結合劑三部分構成的，其中基體材料在整個磨削過程中起著支撐作用，其自身的強度直接關系到超硬磨具的使用壽命。理想的基體材料應當具備以下特點:1、基體材料需具備較高的自身強度和剛性。強度是指材料產生破壞時所產生的應力，剛性是指材料在外力作用下抵抗自身變形的能力。這些指標是小尺寸磨具在加工中的壽命高低關鍵因素之一。2、基體材料需與結合劑具備較強的結合力。超硬磨具是將超硬磨料通過電鑄或燒結等方式固結在基體上的一種產品，基體與結合劑的作用力大小決定了磨料是否可以充分地發揮磨料的切削能力，因此，此項指標也是磨具生產中關鍵點之一。3、基體材料本身需具備較強的可加工性。超硬磨具的基體種類繁多，客戶定制性較強，形狀復雜，因此選擇基體材料時必須要考慮基體的可加工性，需要相對容易實現車削、磨削、鉆孔等多種加工形式，并且加工出的工件表面粗糙度要符合要求。4、基體材料需具備較強的防銹特性。
[0003]現代工業發展中，各種成品尺寸要求越來越苛刻，以手機觸屏玻璃為例，玻璃上需要磨加工出寬度尺寸為1.2mm甚至更小的區域，由于成品孔寬度較小，磨削所用刀具的直徑就會相應減小，這時對打孔磨具提出了較高的要求。現有的可用于制作基體的材料眾多，如合金元素含量不同的多種不銹鋼，但是不銹鋼中合金元素的含量的變化會極大的影響超硬磨具的使用壽命，此外超硬磨具的生產過程中，工藝參數的變化亦會極大影響超硬磨具的使用壽命。因此，我們需要尋找更合適的基體材料以及加工工藝，使磨具具有更長的使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種使用壽命更長的超硬磨具及其制備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]一種超硬磨具，由基體、磨料和結合劑這三部分組成，所述基體為不銹鋼，所述不銹鋼由以下質量百分比的成分組成:c=0.055-0.008%, P=0.033-0.04%, S=0.257-0.39%,Mn=2.46-2.63%，Si ( 0.43%，Ni=7_8%，余量為Fe。優選地，所述不銹鋼由以下質量百分比的成分組成:C=0.055%, P=0.033%, S=0.257%, Μη=2.46%, Si ( 0.43%, Ni=8%，余量為 Fe。
[0007]以上所述超硬磨具的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)車削加工:基體材料通過車削形成所需尺寸規格的基體。其中,基體的非電鑄區的吃刀深度為0.5mm，進給速度為800-1000mm/min，轉速為3000rpm ;基體的電鑄區的吃刀深度為0.05mm,進給速度為600-800mm/min,轉速為3000rpm。
[0009](2)清洗:將基體置于液體中并超聲清洗5min以上至除去基體表面的油；然后將基體置于電解槽中電解5-8min。超聲清洗基體時，保持水溫為50_60°C。電解基體時，電流為nX2A/dm2，其中η為基體的表面積；所述液體為ρΗ=8_12的堿性液體。
[0010](3)電鍍:用屏蔽材料將基體中不需電鑄的部位屏蔽后，將基體置于電鑄槽中進行底層電鑄，電流密度為1.1-1.3A/dm2，底層電鑄時間為25-30min ;然后將電流密度調為
0.8-1.lA/dm2，繼續鍍附磨料，鍍附磨料的電鑄時間為3-4h ;屏蔽材料為保鮮膜、絕緣膠水和PVC中的任一種。
[0011]生產具有多個工作工位的磨具時，如生產同時具有打孔工位、擴孔工位和精修孔工位的磨具，重復進行上述步驟(3)和步驟(4)來加工打孔工位、擴孔工位和精修孔工位。完成電鍍工序后得初產品。
[0012](4)酸處理:將初產品浸泡于鹽酸中3_5s至其表面無雜質，然后取出并用水沖洗干凈得終產品。其中，鹽酸的濃度為9-10%。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果是:應用本發明所述的不銹鋼作為超硬磨具的基體，可提高超硬磨具的使用壽命；結合本發明公開的超硬磨具制的備方法可顯著提高超硬磨具的使用壽命，使用壽命提高40-50%。
【具體實施方式】
[0014]為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步介紹和說明。
[0015]實施例1
[0016]本實施例選用不銹鋼材料為基體材料，并制備同時具有打孔工位、擴孔工位和精修孔工位的金剛石磨具。
[0017]所選用的不銹鋼為由以下質量百分比的成分組成:C=0.055%, P=0.033%,S=0.257%, Μη=2.46%, Si=0.43%, Ni=8%，余量為 Fe。
[0018]在其它實施方案中，還可以選用由以下范圍的質量百分比的成分組成的不銹鋼作為基體材料:c=0.055-0.008%, P=0.033-0.04%, S=0.257-0.39%, Μη=2.46-2.63%,Si ( 0.43%, Ni=7-8%，余量為 Fe。
[0019]金剛石磨具由以下步驟制得:
[0020](I)車削加工:通過車削將基體材料加工成所需尺寸規格的基體,基體的表面積為1.8dm2。車削基體的非電鑄區時，吃刀深度為0.5mm,進給速度為900mm/min,轉速為3000rpm ;車削基體的電鑄區時，吃刀深度為0.05mm,進給速度為700mm/min，轉速為3000rpm。電鑄區包括打孔工位、擴孔工位和精修孔工位。
[0021]在其它實施方案中，還可選擇以下車削工藝參數:車削基體的非電鑄區時的進給速度為800-1000mm/min ;車削基體的電鑄區時的進給速度為600-800mm/min。
[0022](2)清洗:將基體置于已盛有堿性液體的超聲儀中，堿性液體的PH=IO (在其它實施方案中，PH可以是8-12)，并將溶液溫度調為55°C，基體超聲清洗5min以上至除去其表面的油；然后將基體置于電解槽中，選用的電流密度為3.6A/dm2，將基體電解7min。
[0023](3)電鑄底層-打孔、擴孔工位:首先用保鮮膜包裹基體中不需電鑄的部位，然后將基體置于電鑄槽中進行底層電鑄，電流密度為1.lA/dm2，電鑄時間為25min。具體操作如下:首先將屏蔽好的基體裝夾在通電夾具中，確保通電良好；接著通過電控箱設定電流為2.0A，時間為25min;然后接通電源，運行電鑄程序。通過觀察基體表面，鍍層光亮、無氣泡表明電鑄底層合格。
[0024]在其它實施方案中，還可選用絕緣膠水和PVC等作為屏蔽材料；電流密度可為1.1-1.3A/dm2，電鑄時間可為 25_30min。
[0025](4)鍍附磨料-打孔、擴孔工位:先將電流調至1.8A (電流密度為lA/dm2)，繼續進行電鑄，具體操作如下:首先將電流調節為1.8A并啟動攪拌器，使磨料均勻地分布在電鑄液中；然后使圓周型的夾具每隔5分鐘轉動一次，每次轉動的角度為90°，此過程使夾具轉動兩周；鍍附磨料的電鑄時間為3h，包裹程度是65-70%。通過觀察鍍附磨料的效果，如果磨料均勻地分布在基體之上，則證明了該環節合格。
[0026]在其它實施方案中，還可以選用電流密度為0.8-1.1 A/dm2,電鑄時間為3_4h。
[0027](5)精修孔工位加工:用保鮮膜包裹基體的非電鑄區和電鑄區的打孔工位及擴孔工位后，重復上述步驟(3 )和步驟(4)，得初產品
[0028](6)酸處理:將初產品浸泡于濃度為9.25%的鹽酸中5s，使基體表面的雜質去除，然后取出并用水沖洗干凈得成品。
[0029]對成品進行常規檢測后，包裝入庫。
[0030]本實施例所制得的超硬磨具簡稱為NEWl。
[0031]實施例2
[0032]本實施例與實施例1的不同之處是:鍍附磨料時選用的電流密度不同，本實施例中選用的電流密度為0.8A/dm2。
[0033]所制得的超硬磨具簡稱為NEW2。
[0034]實施例3
[0035]本實施例與實施例1的不同之處是:鍍附磨料時選用的電流密度不同，本實施例中選用的電流密度為1.lA/dm2。
[0036]所制得的超硬磨具簡稱為NEW3。
[0037]實施例4
[0038]本實施例與實施例1的不同之處是:選用不同的不銹鋼材料作為基體材料。所選用的不銹鋼為由以下質量百分比的成分組成:c=0.008%, P=0.04%, S=0.39%，Mn=2.63%，Si=0.2%, Ni=7%，余量為 Fe。
[0039]所制得的超硬磨具簡稱為NEW4。
[0040]對比例I
[0041]本對比例與上述實施例的不同之處是:鍍附磨料時選用的電流密度不同，本對比例中選用的電流密度為0.7A/dm2。
[0042]所制得的超硬磨具簡稱為NEW5。
[0043]對比例2
[0044]本對比例與上述實施例的不同之處是:基體材料不同。本對比例選用的基體材料是現今制備超硬磨具常用的不銹鋼材料，該不銹鋼由以下成分組成:c=0.1%，P=0.05%,S=0.257%, Mn=L 2%, Si=0.15%，余量為 Fe。
[0045]所制得的超硬磨具簡稱為Y15。
[0046]測驗數據
[0047]用實施例1-4和對比例1-2所制備的金剛石刀具對玻璃進行打孔、擴孔和精修孔加工。
[0048]1、測試條件:
【權利要求】
1.一種超硬磨具，由基體、磨料和結合劑構成，其特征在于，所述基體為不銹鋼，所述不銹鋼由以下質量百分比的成分組成:c=0.055-0.008%, P=0.033-0.04%, S=0.257-0.39%,Μη=2.46-2.63%, Si ( 0.43%, Ni=7_8%，余量為 Fe。
2.根據權利要求1所述一種超硬磨具，其特征在于，所述不銹鋼由以下質量百分比的成分組成:C=0.055%, P=0.033%, S=0.257%, Μη=2.46%, Si ( 0.43%, Ni=8%，余量為 Fe。
3.—種如權利要求1所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)車削加工:基體材料通過車削形成基體； (2)清洗:將基體置于液體中并超聲清洗5min以上至除去基體表面的油；然后將基體置于電解槽中電解5-8min; (3)電鑄:用屏蔽材料將基體上不需電鑄的部位屏蔽后，將基體置于電鑄槽中進行底層電鑄，電流密度為1.1-1.3A/dm2，底層電鑄的電鑄時間為25-30min ;然后將電流密度調至0.8-1.lA/dm2，繼續進行鍍附磨料，鍍附磨料的電鑄時間為3-4h ;得初產品； (4)酸處理:將初產品浸泡于鹽酸中3-5s至其表面無雜質，然后取出并用水沖洗干凈得終產品。
4.根據如權利要求3所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的超聲清洗基體，水溫為50-60°C。
5.根據如權利要求4所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的電解基體，電流為nX2A/dm2，η為基體的表面積。
6.根據如權利要求5所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，鹽酸的濃度為9-10%。
7.根據如權利要求6所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，基體的非電鑄區的吃刀深度為0.5mm，進給速度為800-1000mm/min，轉速為3000rpm ;基體的電鑄區的吃刀深度為0.05mm,進給速度為600-800mm/min,轉速為3000rpm。
8.根據如權利要求7所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的屏蔽材料為保鮮膜、絕緣膠水和PVC中的任一種。
9.根據如權利要求3-8任一項所述超硬磨具的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中鍍附磨料時的電流密度是lA/dm2。
【文檔編號】B24D18/00GK103639914SQ201310673525
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】魏彬, 常二霞 申請人:深圳市常興技術股份有限公司