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CN108527177A - 一种cbn磨具及其制备方法 - Google Patents

一种cbn磨具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种CBN磨具及其制备方法，属于超硬材料制品技术领域。本发明CBN磨具，包括基体和设置在基体的上钎料层，所述钎料层为镍基钎料层，所述镍基钎料层上嵌设有镀镍CBN磨料颗粒。本发明CBN磨具，镍基钎料对CBN的把持强度高，CBN不易脱落，CBN磨具在使用时耐磨性好、使用寿命长，性能可以满足使用要求。

Description

一种CBN磨具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种CBN磨具及其制备方法，属于超硬材料制品技术领域。
背景技术
目前，钎焊超硬磨料工具中使用的钎料主要分为镍基钎料和铜基钎料两种。其中，镍基钎料主要用于制备钎焊金刚石工具，工艺已经较为成熟稳定，因此市场上主要为钎焊金刚石工具。但钎焊金刚石工具只能在切割打磨石材、铸铁等硬脆性材料领域有优势，而在钢铁领域应用受到限制。钎焊CBN工具，能弥补钎焊金刚石工具在应用上的不足。钎焊CBN工具多采用铜基钎料，铜基钎料主要成分为Cu、Sn、Ti三种元素，采用雾化法制备预合金钎料时这三种元素容易被氧化，且颗粒越大氧化程度越高，因此铜基钎料颗粒粒径也受限制，多为100目以细近球状颗粒。细颗粒钎料熔化后流动性差，同时铜基钎料对基体润湿性也差，就会导致CBN磨料难以用铜基钎料钎焊的缺点。
镍基钎料采用雾化法制粉工艺可以实现粒径可控的球形预合金颗粒。镍基钎料对基体和磨料的润湿铺展性好，但镍基钎料与CBN磨料之间的钎焊强度低，采用镍基钎料钎焊的CBN工具在市场上还鲜见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CBN磨具，以解决现有技术中镍基钎料与CBN磨料之间的钎焊强度低的技术问题。
本发明第二个目的在于提供一种CBN磨具的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种CBN磨具，包括基体和设置在基体上的钎料层，所述钎料层为镍基钎料层，所述镍基钎料层上嵌设有镀镍CBN磨料颗粒。
所述镀镍CBN磨料颗粒的部分凸设于所述镍基钎料层上表面之外并形成刃尖结构。
所述镍基钎料层的厚度小于所述镀镍CBN磨料颗粒的粒径。
所述基体为碳钢或合金钢。
所述镍基钎料层为镍基合金NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5、NiCr7B3.1Si4.5Fe3中的任意一种。镍具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性，但熔点高且热强度不够，本发明利用镍基合金作为钎料，能够显著降低镍的熔点，提高高温强度，改善镍的润湿性能。
上述镍基合金NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5、NiCr7B3.1Si4.5Fe3均购自于湖南瑞华新材料有限公司。
所述镀镍CBN磨料为镀镍N56 CBN900磨料、镀镍N56 CBN950磨料、镀镍N56 CBN980磨料中的任意一种。采用镀镍CBN磨料可以实现镍基钎料对CBN的高强度钎焊。上述镀镍N56CBN900磨料、镀镍N56 CBN950磨料、镀镍N56 CBN980磨料为富耐克超硬材料股份有限公司生产的。
所述镀镍N56 CBN900磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN900磨料。
所述镀镍N56 CBN950磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN950磨料。
所述镀镍N56 CBN980磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN980磨料。
所述镀镍N56 CBN900磨料的粒度为50/60目；所述镀镍N56 CBN950磨料的粒度为70/80目；所述镀镍N56 CBN980磨料的粒度为70/80目。
一种上述CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)在基体表面涂覆一层不干胶形成不干胶层，在不干胶层上排布镍基钎料层和镀镍CBN磨料颗粒，得半成品；
2)将步骤1)所得的半成品升温至1020℃～1070℃，保温15～45min，冷却即得。
步骤1)中涂覆不干胶前对基体进行清洗处理。所述清洗为在5％～15％的酒精中超声波清洗2～3分钟。所述清洗还可以为对基体进行喷砂处理，所用砂子为粒度为60目的白刚玉。上述清洗处理以除去基体表面的油渍、锈斑等杂质。
所述基体为碳钢或合金钢。
所述镍基钎料层为镍基合金NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5、NiCr7B3.1Si4.5Fe3中的任意一种。
所述镍基合金的粒径为60～100目。
所述镀镍CBN磨料为镀镍N56 CBN900磨料、镀镍N56 CBN950磨料、镀镍N56 CBN980磨料中的任意一种。
所述镀镍N56 CBN900磨料的粒度为50/60目；所述镀镍N56 CBN950磨料的粒度为70/80目；所述镀镍N56 CBN980磨料的粒度为70/80目。
步骤2)升温至1020℃～1070℃的升温速率为5℃/分钟。
本发明CBN磨具，采用镀镍CBN磨料，使CBN磨料镀镍层与镍基钎料层可实现元素扩散，可以作为CBN磨料与镍基钎料之间连接的桥梁，形成CBN-镀镍层-镍基钎料层-基体复合结构，实现镍基钎料对CBN的高强度钎焊，提高镍基钎料对CBN磨料的把持力，使CBN不易脱落，CBN磨具在使用时耐磨性好、使用寿命长，可广泛应用在型钢、淬火钢等钢铁材料的切割、打磨等领域，性能可以满足使用要求。
附图说明
图1本发明实施例1中CBN磨具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1
本实施例的CBN磨具，如图1所示，包括65Mn钢钥匙孔锯片基体3和设置在基体3上的镍基钎料层2，镍基钎料为NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5合金钎料，镍基钎料层2上嵌设有镀镍N56 CBN900磨料颗粒1，镍基钎料层的厚度小于镀镍N56 CBN900磨料颗粒的粒径，镀镍N56CBN900磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。
本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)取尺寸规格为100mm×1.2mm×16mm的65Mn钢钥匙孔锯片基体放入5％的酒精中超声波清洗2分钟，以除掉基体表面的油渍、杂质等，晾干后备用；
2)在基体上量取10mm宽的环形工作层，在工作层区域均匀涂覆一层厚度约0.5mm的不干胶，在不干胶表面布上粒径为60目的NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5合金钎料和粒度为50/60目的镀镍N56 CBN900磨料颗粒，得半成品；
3)将步骤2)得到的半成品放入真空钎焊炉，以5℃/分钟的速度升温至1050℃，保温15分钟后，随炉冷却至室温后出炉，得钎焊CBN锯片。
实施例2
本实施例的CBN磨具，包括45钢平磨片基体和设置在基体上的镍基钎料层NiCr7B3.1Si4.5Fe3，镍基钎料层上嵌设有镀镍N56 CBN950磨料颗粒，镍基钎料层的厚度小于镀镍N56 CBN950磨料颗粒的粒径，镀镍N56 CBN950磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。
本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)取尺寸规格为100mm×1.5mm×16mm的45钢平磨片基体进行喷砂处理(砂子为粒度60目的白刚玉)，除掉基体表面的锈斑等杂质；
2)在基体表面工作层区域均匀涂覆一层厚度约1mm的不干胶，在不干胶表面布上粒径为100目的NiCr7B3.1Si4.5Fe3合金钎料和粒度为70/80目的镀镍N56CBN950磨料颗粒，得半成品；
3)将步骤2)得到的半成品放入真空钎焊炉，以5℃/分钟的速度升温至1030℃，保温20分钟后，随炉冷却至室温后出炉，得钎焊CBN锯片。
实施例3
本实施例的CBN磨具，包括45钢平磨头基体和设置在基体上的镍基钎料层NiCr7B3.1Si4.5Fe3，镍基钎料层上嵌设有镀镍N56 CBN900磨料颗粒，镍基钎料层的厚度小于镀镍N56 CBN900磨料的粒径，镀镍N56 CBN900磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。
本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)取FH30-R3常规45钢磨头基体进行喷砂处理(砂子为粒度60目的白刚玉)，除掉基体表面的锈斑等杂质；
2)在基体表面工作层区域均匀涂覆一层厚度约0.8mm的不干胶，在不干胶表面布上粒径为80目的NiCr7B3.1Si4.5Fe3合金钎料和粒度为50/60目的镀镍N56 CBN900磨料颗粒，得半成品；
3)将步骤2)得到的半成品放入真空钎焊炉，以5℃/分钟的速度升温至1020℃，保温45分钟后，随炉冷却至室温后出炉，得到钎焊CBN磨头。
实施例4
本实施例的CBN磨具，包括45钢磨轮基体和设置在基体上的镍基钎料层NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5，镍基钎料层上嵌设有镀镍N56 CBN980磨料颗粒，镍基钎料层的厚度小于镀镍N56 CBN980磨料的粒径，镀镍N56 CBN980磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。
本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)取尺寸规格为125mm×25mm×32mm的45钢磨轮基体进行喷砂处理(砂子为粒度60目的白刚玉)，除掉基体表面的锈斑等杂质；
2)在基体表面工作层区域均匀涂覆一层厚度约0.5mm的不干胶，在不干胶表面排布上100目的NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5合金钎料和粒度为70/80目的镀镍N56 CBN980磨料颗粒，得半成品；
3)将步骤2)中得到的半成品放入真空钎焊炉，以5℃/分钟的速度升温至1070℃，保温30分钟后，随炉冷却至室温后出炉，得到钎焊CBN磨轮。
实施例5
本实施例的CBN磨具，包括75Cr钢钥匙孔锯片基体和设置在基体上的镍基钎料层，镍基钎料为NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5合金钎料，镍基钎料层上嵌设有镀镍N56 CBN900磨料颗粒，镍基钎料层的厚度小于镀镍N56 CBN900磨料的粒径，镀镍N56 CBN900磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。
本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：
1)取尺寸规格为100mm×1.2mm×16mm的75Cr钢钥匙孔锯片基体放入15％的酒精中超声波清洗3分钟，以除掉基体表面的油渍、杂质等，晾干后备用；
2)在基体上量取10mm宽的环形工作层，在工作层区域均匀涂覆一层厚度约0.5mm的不干胶，在不干胶表面布上粒径为60目的NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5合金钎料和粒度为50/60目的镀镍N56 CBN900磨料颗粒，得半成品；
3)将步骤2)得到的半成品放入真空钎焊炉，以5℃/分钟的速度升温至1050℃，保温15分钟后，随炉冷却至室温后出炉，得钎焊CBN锯片。
实验例
在淬硬钢工件开槽时，相同条件下，采用现有技术中的电镀CBN磨轮能加工150个工件，采用本发明实施例4所得钎焊CBN磨轮能加工230个工件，实施例4所得钎焊CBN磨轮的寿命为电镀CBN磨轮的1.5倍。

Claims (9)

1.一种CBN磨具，包括基体和设置在基体上的钎料层，其特征在于，所述钎料层为镍基钎料层，所述镍基钎料层上嵌设有镀镍CBN磨料颗粒。
2.如权利要求1所述的CBN磨具，其特征在于，所述镍基钎料层的厚度小于所述镀镍CBN磨料颗粒的粒径。
3.如权利要求1所述的CBN磨具，其特征在于，所述基体为碳钢或合金钢。
4.如权利要求1所述的CBN磨具，其特征在于，所述镍基钎料层为镍基合金NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5、NiCr7B3.1Si4.5Fe3中的任意一种。
5.如权利要求1所述的CBN磨具，其特征在于，所述镀镍CBN磨料为镀镍N56CBN900磨料、镀镍N56CBN950磨料、镀镍N56CBN980磨料中的任意一种。
6.如权利要求5所述的CBN磨具，其特征在于，所述镀镍N56CBN900磨料的粒度为50/60目；所述镀镍N56CBN950磨料的粒度为70/80目；所述镀镍N56CBN980磨料的粒度为70/80目。
7.一种如权利要求1所述的CBN磨具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在基体表面涂覆不干胶形成不干胶层，在不干胶层上排布镍基钎料层和镀镍CBN磨料颗粒，得半成品；
2)将步骤1)所得的半成品升温至1020℃～1070℃，保温15～45min，冷却即得。
8.如权利要求7所述的CBN磨具的制备方法，其特征在于，所述镍基钎料层为镍基合金NiCr14B3.1Si4.5Fe4.5、NiCr7B3.1Si4.5Fe3中的任意一种。
9.根据权利要求7所述的CBN磨具的制备方法，其特征在于，步骤2)升温至1020℃～1070℃的升温速率为5℃/分钟。
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