CN112171501A - 一种双层珩磨砂条及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双层珩磨砂条，由依次叠加的固定层和珩磨层组成；所述珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；所述固定层由以下组分组成：70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。本申请还提供了双层珩磨砂条的制备方法。本申请提供了一种双层珩磨砂条及其制备方法，由于固定层的增加，减少了珩磨层的浪费，同时双层珩磨砂条具有较高的硬度和粘接性。

Description

一种双层珩磨砂条及其制备方法

技术领域

本发明涉及磨料技术领域，尤其涉及一种双层珩磨砂条及其制备方法。

背景技术

巴黎气候协定给世界的环境敲响了警钟，保护环境成为人们的一种共识，而环境污染的一大部分就是汽车尾气的排放，为此各国政府和组织相继制定了各自的排放标准，特别是对发动机行业的排放要求更严。

当前使用的珩磨砂条主要有碳化硅砂条和金刚石砂条等单一砂条，由于砂条的材质不同导致珩磨结果差别较大，即使同一种材质的砂条由于制造工艺和方法的不同以及原料的不同导致的珩磨效果差别较大。现有技术中，砂条基本上都是一层，当砂条使用到一定程度，不能再用，由于珩磨层的金刚石和粘接剂都是较贵重，由此进一步导致了材料的浪费。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种双层珩磨砂条，该种双层珩磨砂条通过引入固定层作为珩磨层的支撑固定层，可以减少珩磨层的浪费，同时该种双层珩磨砂条具有较高的强度和粘接力。

有鉴于此，本申请提供了一种双层珩磨砂条，由依次叠加的固定层和珩磨层组成；

所述珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；

所述固定层由以下组分组成：70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。

优选的，所述珩磨层由以下组分组成：22～28wt％的Fe、2.2～2.9wt％的Ni、23～32wt％的Cu、11～14.5wt％的Sn、7.5～9.0wt％的W和余量的金刚石。

优选的，所述固定层由以下组分组成：73～79wt％的Cu、2.5～5.5wt％的Sn和余量的SiC。

优选的，所述双层珩磨砂条为长度为80～140mm、宽度为2～4mm、高度为5～6mm的砂条；所述固定层的厚度为0.5～1.5mm，所述珩磨层的厚度为4.5～5.5mm。

本申请还提供了一种双层珩磨砂条的制备方法，包括以下步骤：

将20～30wt％的铁粉、2～3wt％的镍粉、20～35wt％的铜粉、10～15wt％的锡粉、7～10wt％的钨粉和余量的金刚石混合，得到珩磨层混合料；

将70～80wt％的铜粉、2～6wt％的锡粉和余量的碳化硅混合，得到固定层混合料；

将所述珩磨层混合料和所述固定层混合料依次叠加放置后热压成型，得到双层珩磨砂条。

优选的，在制备珩磨层混合料的步骤中，所述铁粉、所述镍粉、所述铜粉、所述锡粉和所述钨粉的粒度均在100μm以下。

优选的，在制备固定层混合料的步骤中，所述铜粉和所述锡粉的粒度均在100μm以下，所述碳化硅的粒度为150～250μm。

优选的，所述热压成型在真空环境中进行，所述热压成型的压力为30～35MPa，温度为500～800℃，时间为15～20min。

本申请提供了一种双层珩磨砂条，其由依次叠加设置的固定层和珩磨层组成，更具体的，所述珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；所述固定层由以下组分组成：70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。本申请提供的固定层对珩磨层具有很好的固定作用，从而避免了珩磨层不必要的浪费，进一步的，固定层中的铜和锡具有粘结作用，很好地将碳化硅粘连在一起，使得固定层与珩磨层具有较好的粘接力，珩磨层中的钨在起到粘结剂的作用的同时还能进一步提高珩磨层的硬度。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的双层珩磨砂条的实物照片；

图2为本发明实施例2制备的双层珩磨砂条珩磨过的产品的网格形貌图片；

图3为现有技术中珩磨砂条珩磨过的产品的网格形貌图片。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

目前珩磨砂条在使用过程中是逐渐剥离磨损，且砂条需要夹持砂条固定，因此使用到最后会有相当厚度的砂条丢弃掉，而造成珩磨砂条重要原料金刚石的浪费。因此，为了避免金刚石的浪费，且保证珩磨砂条的性能，本申请提供了一种双层珩磨砂条，其将砂条设计成两层，同时考虑到砂条强度的一致性，在固定层中加入了碳化硅，以保证双层砂条整体性能。具体的，本发明实施例公开了一种双层珩磨砂条，由依次叠加的固定层和珩磨层组成；

所述珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；

所述固定层由以下组分组成：70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。

在上述双层珩磨砂条中，珩磨层和固定层是一种依次叠加的位置关系，固定层具有固定作用，而不参与珩磨，在珩磨砂条珩磨的最后即珩磨砂条中的珩磨层消耗完成后则可直接将双层珩磨砂条丢弃。所述固定层具体由70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC组成，更具体地，所述固定层由以下组分组成：73～79wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。在固定层中，所述铜和所述锡在固定层中具有粘结作用，可以很好的将碳化硅颗粒均匀的粘连在一起。若铜含量低于上述范围虽然具有较好的粘接作用，但是由于铜的减少会降低粘接剂硬度；若高于上述范围，则由于铜含量的增加硬度虽有所提高，但相应的锡含量减少，其粘接性能相应会降低。

本申请中珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；更具体地，所述珩磨层由以下组分组成：22～28wt％的Fe、2.2～2.9wt％的Ni、23～32wt％的Cu、11～14.5wt％的Sn、7.5～9.0wt％的W和余量的金刚石。在珩磨层中，Fe、Ni、Cu不但具有粘接作用，同时也具有固化增加硬度的作用，Sn的作用主要时粘接作用，W在具有粘接作用的同时，还可使珩磨砂条的整体硬度得到提高。Fe、Ni、Cu、Sn和W的含量超出上述范围，不但会影响砂条的硬度，也会影响砂条的强度，不能保证砂条在珩磨的过程中均匀脱落，影响珩磨质量。

本申请所述双层珩磨砂条的长度为80～140mm、宽度为2～4mm、高度为5～6mm，更具体地，所述固定层的厚度为0.5～1.5mm，珩磨层的厚度为4.5～5.5mm，在具体实施例中，所述固定层的厚度为0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm，所述珩磨层的厚度为4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5.0mm、5.1mm。

本申请还提供了双层珩磨砂条的制备方法，包括以下步骤：

将20～30wt％的铁粉、2～3wt％的镍粉、20～35wt％的铜粉、10～15wt％的锡粉、7～10wt％的钨粉和余量的金刚石混合，得到珩磨层混合料；

将70～80wt％的铜粉、2～6wt％的锡粉和余量的SiC混合，得到固定层混合料；

将所述珩磨层混合料和所述固定层混合料依次叠加放置后热压成型，得到双层珩磨条。

在双层珩磨砂条的制备过程中，本申请首先按照珩磨层原料配比和固定层原料配比混合原料，为了保证混合均匀，所述混合优选在三维混合搅拌机中进行。

按照本发明，在得到上述珩磨层混合料和固定层混合料之后，则将固定层混合料装入模具中，固定层混合料的厚度为总装模厚度为1/6或1/5，然后再在上面覆盖一层珩磨层混合料，即将珩磨层混合料和固定层混合料依次叠加放置。

在上述装模完成后，则将其进行热压成型，以形成双层珩磨砂条。所述热压成型优选在真空热压机中进行，所述热压成型的压力为30～35MPa，温度为500～800℃，时间为15～20min。上述热压成型在将各种原料烧结成型的同时，还可使其具有一定的强度和硬度。

本申请提供了一种珩磨双层砂条及其制备方法，为了减少浪费，在珩磨层表面增加一层固定层，固定层采用添加碳化硅来保持砂条的整体硬度和强度基本一致；珩磨层的配比，特别是固定层加入碳化硅，彻底改变砂条的整体性能。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的双层珩磨条及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种双层珩磨用砂条，分为两层，珩磨层各组分的质量百分比：铁粉23％，镍粉2.2％，铜粉32％，锡粉11％，钨粉7.5％，以上粒度均为100μm以下，余量为金刚石，金刚石采用D76；固定层各组分质量百分比：铜粉75％，锡粉3％，以上粒度均为100μm以下，余量为碳化硅。

砂条的具体制备工艺如下：

混料：按照上述配比分别混合珩磨层和固定层各组分，将珩磨层各组分和固定层各组分分别投入到搅拌器中，开动搅拌器使其各组分混合均匀，分别得到珩磨层混合料和固定层混合料；

装模：使用模具，先将固定层混合料均匀的铺到模具底部，摊平，其厚度约为装料总厚度的1/6，然后将珩磨层混合料装入到已装有固定层的磨具中，其厚度约为装料总厚度的5/6；

热压成型：将装好珩磨层混合料和固定层混合料的模具，放入到真空热压机中，旋紧螺杆押金试样，关闭盖门；打开真空泵电源抽真空，待抽到真空时(小于100Pa)，旋紧泄气阀，此时设置压力为31Mpa，启动压力机，压力达到6Mpa时，此时打开温控***电源，设置温度为600℃，保温时间为18min，热压成型，启动水冷机，待冷却后，取出样品，最后得到长100mm，宽4mm，高6mm的砂条，本实施例制备的砂条的实物照片如图1所示。

检验：抽取所制砂条进行检验，砂条硬度112HRE，珩磨层厚度5.1mm，固定层厚度0.9mm。

实施例2

一种双层珩磨用砂条，分为两层，珩磨层各组分的质量百分比：铁粉28％，镍粉2.5％，铜粉23％，锡粉14.5％，钨粉9％，以上粒度均为100μm以下，余量为金刚石，金刚石采用D76；固定层各组分质量百分比：铜粉79％，锡粉4％，以上粒度均为100μm以下，余量为碳化硅。

砂条的具体制备工艺如下：

混料：按照上述配比分别混合珩磨层和固定层各组分，将珩磨层各组分和固定层各组分分别投入到搅拌器中，开动搅拌器使其各组分混合均匀，分别得到珩磨层混合料和固定层混合料；

装模：使用模具，先将固定层混合料均匀的铺到模具底部，摊平，其厚度约为装料总厚度的1/6，然后将珩磨层混合料装入到已装有固定层的磨具中，其厚度约为装料总厚度的5/6；

热压成型：将装好珩磨层混合料和固定层混合料的模具，放入到真空热压机中，旋紧螺杆押金试样，关闭盖门；打开真空泵电源抽真空，待抽到真空时(小于100Pa)，旋紧泄气阀，此时设置压力为35Mpa，启动压力机，压力达到6Mpa时，此时打开温控***电源，设置温度为750℃，保温时间为16min，热压成型，启动水冷机，待冷却后，取出样品，最后得到长100mm，宽4mm，高6mm的砂条。

检验：抽取所制砂条进行检验，砂条硬度116HRE，珩磨层厚度5mm，固定层厚度1mm。

实施例3

一种双层珩磨用砂条，分为两层，珩磨层各组分的质量百分比：铁粉25％，镍粉2.6％，铜粉30％，锡粉13％，钨粉10％，以上粒度均为100μm以下，余量为金刚石，金刚石采用D76；固定层各组分质量百分比：铜粉73％，锡粉5.54％，以上粒度均为100μm以下，余量为碳化硅。

砂条的具体制备工艺如下：

混料：按照上述配比分别混合珩磨层和固定层各组分，将珩磨层各组分和固定层各组分分别投入到搅拌器中，开动搅拌器使其各组分混合均匀，分别得到珩磨层混合料和固定层混合料；

装模：使用模具，先将固定层混合料均匀的铺到模具底部，摊平，其厚度约为装料总厚度的1/6，然后将珩磨层混合料装入到已装有固定层的磨具中，其厚度约为装料总厚度的5/6；

热压成型：将装好珩磨层混合料和固定层混合料的模具，放入到真空热压机中，旋紧螺杆押金试样，关闭盖门；打开真空泵电源抽真空，待抽到真空时(小于100Pa)，旋紧泄气阀，此时设置压力为33Mpa，启动压力机，压力达到6Mpa时，此时打开温控***电源，设置温度为560℃，保温时间为20min，热压成型，启动水冷机，待冷却后，取出样品，最后得到长100mm，宽4mm，高6mm的砂条。

检验：抽取所制砂条进行检验，砂条硬度109HRE，珩磨层厚度4.9mm，固定层厚度1.1mm。

实施例4

一种双层珩磨用砂条，分为两层，珩磨层各组分的质量百分比：铁粉22％，镍粉2.9％，铜粉25％，锡粉15％，钨粉8％，以上粒度均为100μm以下，余量为金刚石，金刚石采用D76；固定层各组分质量百分比：铜粉77％，锡粉2.5％，以上粒度均为100μm以下，余量为碳化硅。

砂条的具体制备工艺如下：

混料：按照成分配比分别混合珩磨层和固定层各组分，将珩磨层各组分和固定层各组分分别投入到搅拌器中，开动搅拌器使其各组分混合均匀，分别得到珩磨层混合料和固定层混合料；

装模：使用模具，先将固定层混合料均匀的铺到模具底部，摊平，其厚度约为装料总厚度的1/6，然后将珩磨层混合料装入到已装有固定层的磨具中，其厚度约为装料总厚度的5/6；

热压成型：将装好珩磨层混合料和固定层混合料的模具，放入到真空热压机中，旋紧螺杆押金试样，关闭盖门；打开真空泵电源抽真空，待抽到真空时(小于100Pa)，旋紧泄气阀，此时设置压力为32Mpa，启动压力机，压力达到6Mpa时，此时打开温控***电源，设置温度为780℃，保温时间为17min，热压成型，启动水冷机，待冷却后，取出样品，最后得到长100mm，宽4mm，高6mm的砂条。

检验：抽取所制砂条进行检验，砂条硬度112HRE，珩磨层厚度5mm，固定层厚度1mm。

图2为实施例2制备的双层珩磨用砂条砂条珩磨过的产品的网纹形貌图片，由图2可知，网纹均匀，线条一致，各项指标达到国VI产品标准；图3为用其他珩磨砂条珩磨过的产品网纹形貌，由图3可知，网纹粗细和线条不一致，达不到国VI产品标准；通过对比可以看出本发明砂条在珩磨过程中珩磨颗粒脱粒均匀，珩磨出来的产品网纹没有交叉，线条分布均匀。而用其他砂条珩磨出来的产品由于颗粒不均匀，加上脱粒存在问题，出现线条较差和不均匀现象产生。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种双层珩磨砂条，由依次叠加的固定层和珩磨层组成；

所述珩磨层由以下组分组成：20～30wt％的Fe、2～3wt％的Ni、20～35wt％的Cu、10～15wt％的Sn、7～10wt％的W和余量的金刚石；

所述固定层由以下组分组成：70～80wt％的Cu、2～6wt％的Sn和余量的SiC。

2.根据权利要求1所述的双层珩磨砂条，其特征在于，所述珩磨层由以下组分组成：22～28wt％的Fe、2.2～2.9wt％的Ni、23～32wt％的Cu、11～14.5wt％的Sn、7.5～9.0wt％的W和余量的金刚石。

3.根据权利要求1所述的双层珩磨砂条，其特征在于，所述固定层由以下组分组成：73～79wt％的Cu、2.5～5.5wt％的Sn和余量的SiC。

4.根据权利要求1所述的双层珩磨砂条，其特征在于，所述双层珩磨砂条为长度为80～140mm、宽度为2～4mm、高度为5～6mm的砂条；所述固定层的厚度为0.5～1.5mm，所述珩磨层的厚度为4.5～5.5mm。

5.一种双层珩磨砂条的制备方法，包括以下步骤：

将20～30wt％的铁粉、2～3wt％的镍粉、20～35wt％的铜粉、10～15wt％的锡粉、7～10wt％的钨粉和余量的金刚石混合，得到珩磨层混合料；

将70～80wt％的铜粉、2～6wt％的锡粉和余量的碳化硅混合，得到固定层混合料；

将所述珩磨层混合料和所述固定层混合料依次叠加放置后热压成型，得到双层珩磨砂条。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在制备珩磨层混合料的步骤中，所述铁粉、所述镍粉、所述铜粉、所述锡粉和所述钨粉的粒度均在100μm以下。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在制备固定层混合料的步骤中，所述铜粉和所述锡粉的粒度均在100μm以下，所述碳化硅的粒度为150～250μm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型在真空环境中进行，所述热压成型的压力为30～35MPa，温度为500～800℃，时间为15～20min。

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