金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑及其制備方法和使用方法與流程

本發明涉及化工領域，具體涉及一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑及其制備方法和使用方法。

背景技術：

金剛石磨料工業化生產的實現被譽為磨料行業所取得的具有里程碑意義的突破性成果，從此材料的加工進入了一個有條件可以實現高效精密作業的時代。幾乎從此起步，各國以高效精密加工為目的的各類金剛石固結磨料工具也開始蓬勃發展起來。

而制作金剛石磨料工具所使用的金屬結合劑大多采用青銅、鐵、鈷、鎳合金為主要結合材料，所采用的方法多為燒結法。從根本上說金剛石工具的制作是由粉末成形和燒結兩道工序組成的，在特殊情況下，成形工序并不重要，但是燒結工序或相當于燒結的高溫工序是不可缺少的。燒結也是金剛石工具生產過程的最后一道主要工序，對最終產品的性能起決定作用，因為燒結造成的廢品無法通過后續工序挽救，燒結對產品質量起著“把關”的作用。

但在燒壓過程中，由于燒壓所用的石墨模具與金剛石磨料工具緊密接觸，在高溫下低熔點的金屬結合劑部分熔化，浸入石墨模具的微小空隙中，與石墨模具發生粘接，開模分型會造成金剛石工具出現斷裂、變形等缺陷，降低了制作金剛石磨料工具的成功率，同時降低了石墨模具的使用壽命。

于是，出現了分型劑，但是在使用目前常用的分型劑時也出現很多問題，比如高分子量分型劑典型的缺陷就是分型次數不理想、連續分型不達標；金屬型分型劑在使用時會出現粘接、積碳現象等等，以上常見的分型劑的主要問題可以總結為耐高溫性能不理想，耐化學反應性能不夠高，不易清除。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑及其制備方法和使用方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑，由以下質量百分比的原料制備而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各組分的重量百分比之和為100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范圍均為0-40μm。

上述的金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的制備方法，包括如下步驟：

按上述的配方稱取各原料后，球磨混合，即可得金屬粉末燒壓石墨模具用碳基分型劑。

所得金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的使用方法，包括如下步驟：

S1、將石墨模具表面清灰；

S2、使用軟毛刷粘取碳基分型劑均勻刷涂于石墨模具表面；

S3、金屬胎體金剛石工具燒結；

S4、冷卻分型；然后重復步驟S1-S4。

本發明具有以下有益效果：

本發明所得的碳基分型劑具有理想的耐高溫性能、理想的耐化學反應性能，且易清除；使用本發明所得的碳基分型劑可以使得石墨模具與金剛石磨料工具具有良好的分離性，大大提高了金剛石磨料工具制作的成功率以及增加了石墨模具的使用壽命；使用時厚度可以調控并且可以長期存放，從而大大提高了經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明實施例金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的背散射圖。

圖2金剛石超薄鋸片與石墨模具黏連橫截面微觀形貌圖。

圖3石墨模具與金屬胎體金剛石鋸片黏連橫截面拋光后的微觀形貌圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供了一種金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑，由以下質量百分比的原料制備而成：

碳粉(石墨)65％-70％；CaCO₃粉20％-22％；Na₂CO₃粉2.5％-3.5％；MgCO₃粉2.5％-3.5％；Al₂O₃粉2.5％-3.0％；SiO₂粉2.5％-3.0％；各組分的重量百分比之和為100％，且碳粉(石墨)、CaCO₃粉、Na₂CO₃、MgCO₃粉、Al₂O₃粉和SiO₂粉的粒度范圍均為0-40μm。

本發明實施例還提供了上述金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的制備方法，包括如下步驟：

按上述的配方稱取各原料后，球磨混合，即可得金屬粉末燒壓石墨模具用碳基分型劑。

所得金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的使用方法，包括如下步驟：

S1、將石墨模具表面清灰；

S2、使用軟毛刷粘取碳基分型劑均勻刷涂于石墨模具表面；

S3、金屬胎體金剛石工具燒結；

S4、冷卻分型；然后重復步驟S1-S4。

本具體實施由于配方中含有大量的碳粉具有很好的導電性(不會對石墨模具與金屬胎體金剛石工具之間的導電性產生負面影響)，同時其潤滑性良好使石墨模具與金剛石磨料工具具有良好的分離性，消除金剛石工具在不使用碳基分型劑時出現的斷裂、變形等缺陷，大大提高了金剛石磨料工具制作的成功率。同時，金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑配方中的碳粉、Na₂CO₃粉、MgCO₃粉、Al₂O₃粉、SiO₂粉以及CaCO₃粉填充于石墨表面的微小空隙中，不與石墨模具發生反應，也不與金屬結合劑發生反應，更不與金剛石發生反應。故不會形成較強的機械咬合力。

本具體實施中各個組分都有其特定的作用(碳粉即石墨相對于其他分型劑來說導電性較好且其耐高溫性良好，同時由于其潤滑性良好，使石墨模具與金剛石工具分離性很好；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有粘接性，使分型劑能較好的粘在模具表面，不會在合模燒結前從石墨模具表面掉落；CaCO₃粉使平鋪在石墨模具上的分型劑均勻，同時與Al₂O₃粉和SiO₂粉具有支撐作用)

本具體實施配方中各組分的粒度范圍為0-40μm，使用時涂抹的厚度可隨意調控，只需根據工況條件進行選擇，并且不影響金剛石工具的成型性。

本具體實施所得的碳基分型劑可長期存放，制作簡潔，只需分型劑各組份按配比稱重后進行球磨混合可得，使用時用軟毛刷將配好的碳基分型劑涂刷在石墨表面即可。

本發明提供的金屬胎體金剛石工具燒壓石墨模具用碳基分型劑的背散射圖1所示。

圖2是沒有使用碳基分型劑燒壓超薄金剛石鋸片時，鋸片與石墨模具黏連橫截面的微觀形貌圖，右邊黑色部分是石墨模具，左邊淺色部分是金屬胎體金剛石超薄鋸片。我們可以從圖中看到石墨模具表面并不光滑，內部不致密有裂紋與空隙。金屬胎體高溫時流動性好，侵入到石墨模具中，冷卻收縮后形成較緊密的機械結合，無法分型取出鋸片，如果強制開型會造成鋸片與模具損壞。

圖3是在沒有使用碳基分型劑燒壓超薄金屬胎體金剛石鋸片時，鋸片與石墨模具黏連斷口拋光后的形貌。圖中中間淺色部分是超薄金屬胎體金剛石鋸片，兩邊黑色部分是石墨模具。從圖中可以明顯看到金屬胎體金剛石鋸片中低熔點的金屬在高溫條件部分熔化，浸人石墨模具的微小間隙中從而與石墨模具產生緊密的機械結合。這種現象將導致石墨模具無法開型取出鋸片，如果強行開型，會損壞模具與金剛石鋸片；降低了金屬胎體金剛石工具的生產效率與經濟效益。

本具體實施中各個組分在燒壓成型過程中具有特定作用(碳粉即石墨具有很好的導電性，同時其潤滑性良好，導電性保障了燒壓過程中的導電加熱，潤滑性易于石墨模具與金剛石工具的分離；Na₂CO₃粉和MgCO₃粉具有較好的表面活性，使分型劑能較好的粘在石墨模具表面；CaCO₃粉能使分型劑粉末均勻平鋪在石墨模具表面，同時與Al₂O₃粉和SiO₂粉在燒壓過程中起到一定的支撐作用)，使石墨模具與金屬胎體金剛石工具完美分離，不會出現上面的斷口形貌。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。