一种CBN磨具及其制备方法

摘要

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。

权利要求

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；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；所述镍基钎料层的厚度小于所述镀镍CBN磨料颗粒的粒径；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CBN磨具由包括如下步骤的方法制得：

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。

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2.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。

3.如权利要求1所述的CBN磨具，其特征在于，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。

4.一种如权利要求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。

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5.根据权利要求4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。

说明书

一种CBN磨具及其制备方法

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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

[0004] 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。

[0005] 本发明第二个目的在于提供一种CBN磨具的制备方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 所述镍基钎料层的厚度小于所述镀镍CBN磨料颗粒的粒径。

[0010] 所述基体为碳钢或合金钢。

[0011] 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。

[0012] 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。

[0013] 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N56 CBN900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。

[0014] 所述镀镍N56 CBN900磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN900磨料。

[0015] 所述镀镍N56 CBN950磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN950磨料。

[0016] 所述镀镍N56 CBN980磨料是指电镀镍增重量为56％的CBN980磨料。

[0017] 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。

[0018] 一种上述CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0019] 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；

[0020] 2)将步骤1)所得的半成品升温至1020℃～1070℃，保温15～45min，冷却即得。

[0021] 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。

[0022] 所述基体为碳钢或合金钢。

[0023] 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。

[0024] 所述镍基合金的粒径为60～100目。

[0025] 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。

[0026] 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。

[0027] 步骤2)升温至1020℃～1070℃的升温速率为5℃/分钟。

[0028] 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

[0029] 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

[0030] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

[0031] 实施例1

[0032] 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N56 CBN900磨料颗粒的底部与基体的上表面相接触。

[0033] 本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0034] 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；

[0035] 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；

[0036] 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。

[0037] 实施例2

[0038] 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。

[0039] 本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0040] 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；

[0041] 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；

[0042] 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。

[0043] 实施例3

[0044] 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。

[0045] 本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0046] 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；

[0047] 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；

[0048] 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。

[0049] 实施例4

[0050] 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。

[0051] 本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0052] 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；

[0053] 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；

[0054] 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。

[0055] 实施例5

[0056] 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。

[0057] 本实施例CBN磨具的制备方法，包括以下步骤：

[0058] 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；

[0059] 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；

[0060] 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。

[0061] 实验例

[0062] 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。