CN112720280B - 一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法 - Google Patents

一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法，将金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉混合后热压，再固化，得到长寿命树脂基切割刀片。本发明主要应用于硬脆性石英玻璃的切割，是一种锋利性树脂划片刀及制备方法，本发明划片刀锋利性强，能够使用较高的切割速度快并且切割过程中产品不崩边，有效的提高生产效率。

Description

一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术，具体涉及一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法。
背景技术
树脂类产品因为有较好的自锐性，具有磨削效率高、锋利度强的优点，但树脂的性能决定此类树脂磨具例如树脂切割刀片的整体强度与耐磨性较差，使用寿命较短，而使用增强类纤维如玻璃纤维、碳纤维来提高树脂磨具等产品的耐磨性与强度是使用较为广泛的一种方法，比如现有技术提供了一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺包括1)、按照重量份称取原料；2)、制备混合料A；3)、制备混合料B；4)、制备坯体；5)、制备砂轮基体；6）制备喷涂用的熔液；7）完成对砂轮基体表面镀膜处理等步骤。本发明提供一种超硬金刚石砂轮的制备方法，该工艺科学合理，通过采用易于分散的材料制备砂轮基体，并在砂轮基体上采用直流磁控溅射工艺进行直流磁控溅射分层沉积镀膜；现有技术公开了一种耐热耐磨的树脂结合剂切割砂轮。该种耐热耐磨的树脂结合剂切割砂轮，由以下按照重量份数的原料组成：金刚石磨料18~26份，树脂结合剂30~50份，氧化铝空心球5~12份，耐高温纤维15~30份，耐磨炭黑10~18份，碳纳米管1~5份，氧化锌35~58份，二乙基硅油2~9份和造孔剂4~10份。不过针对于高强度陶瓷材料加工，现有树脂划片刀寿命偏短。
发明内容
本发明主要应用于氧化铝陶瓷的切割，是一种锋利性树脂划片刀及制备方法，本发明划片寿命长，能够使用较高的切割速度并且切割品质好，有效的提高生产效率。
本发明采用如下技术方案：
一种长寿命树脂基切割刀片，其由金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉制备。
本发明公开了长寿命树脂基切割刀片在加工陶瓷材料中的应用；比如切割氧化铝陶瓷。
本发明中，以金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉总重量100份计，金刚石15-35份、树脂粉20-30份、羟基化多壁碳纳米管2-7份、钨粉20-30份、镍粉余量；优选的，羟基化多壁碳纳米管为3-6份、钨粉22-27份、镍粉为6-10份；进一步优选的，羟基化多壁碳纳米管为4-5份、钨粉22-25份、镍粉为7-7.5份。
本发明中，树脂粉为酚醛树脂粉；本发明的原料为制备划片刀或者砂轮的常规市售原料即可。
本发明公开了上述长寿命树脂基切割刀片的制备方法，将金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉混合后热压，再固化，得到长寿命树脂基切割刀片；作为常识，固化后经过常规加工，满足图纸要求，得到成品。
本发明公开一种陶瓷材料的加工方法，将金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉混合后热压，再固化，得到长寿命树脂基切割刀片；利用所述长寿命树脂基切割刀片切割陶瓷材料，完成陶瓷材料的加工。
本发明中，混合为常规搅拌混合；优选的，将树脂粉、钨粉、镍粉后再与羟基化多壁碳纳米管混合，最后与金刚石混合。
本发明中，热压的温度为190-211℃，时间为8-12分钟；优选的，热压后风冷至室温。
本发明中，固化的工艺为30min由室温升温至100℃，保温10min，然后30min由100℃升温至150℃，保温1h，最后半小时升温至180℃，保温8h；优选的，固化后随炉冷却至室温。
本发明配方中，主要使用碳纳米管来增强树脂基体的耐磨性以提高寿命，碳纳米管因为自身的高韧性与自润滑能力，均匀分布在树脂磨具中使磨料在使用过程中不易脱离提高使用寿命；进一步的，钨粉、镍粉起到一定的活化作用，既增加金刚石磨料、树脂之间的结合力，也利于磨料的分散性以及散热效果，制备的划片刀切割硬脆性氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度50mm/s，刀片切割寿命可达500m，寿命长，且切割品质好。
附图说明
图1为本发明长寿命树脂基切割刀片实物图；
图2为本发明实施例三切割产品图；
图3为本发明实施例七切割产品图。
具体实施方式
本发明采用的原料都为划片刀或者砂轮用常规市售产品，本发明创造性的选择其中五种原料并限定各组分配比，结合羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉的限定，形成新的划片刀配方，得到的产品用于切割硬性氧化铝陶瓷，得到的切割产品品质好。
本发明具体的制备操作以及测试方法为本领域常规方法；原料中，羟基化多壁碳纳米管购自南京先丰纳米材料公司（本发明简称为碳纳米管），金刚石的粒径为80-95um，其余原料没有限定，使用树脂划片刀领域常规市售产品即可。
实施例一
称量20.0重量份金刚石、47.5重量份酚醛树脂粉、22.5重量份钨粉、3.0重量份碳纳米管、7.0重量份镍粉，作为原料。
首先将树脂粉、钨粉、镍粉常规搅拌，过200目筛，然后加入碳纳米管常规搅拌后过200目筛，最后加入磨料金刚石常规三维混料，过200目筛得到成型料。将成型料投放到现有模具腔体中，使用刮刀把成型料刮平，然后将模具移置热压机上，温度调整到200℃，压制10分钟，成型后形成环状树脂刀毛坯，将热压后的模具风冷后脱模取出毛坯。将成型后的环状树脂刀毛坯装入夹具中，置入保温炉中按照30min由室温升温至100℃，保温10min，然后30min由100℃升温至150℃，保温1h，最后半小时升温至180℃，保温8h进行固化，保温时间结束后随炉冷却至室温，得到具有一定强度的刀片；再经过常规端面磨床直接内外圆加工为成品，得到长寿命树脂基切割刀片，为如图1 所示的圆环形结构，内孔尺寸达到40.01-40.03mm，外径尺寸达到58.00-58.01mm。
切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达350m。
现有市售用于氧化铝陶瓷切割的树脂刀片进行同样的切割测试，主轴转速25kRPM，进刀速度可达到35mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达280m。
实施例二
称量22.5重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份钨粉、3.0重量份碳纳米管、9.5重量份镍粉，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达400m。
实施例三
称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份钨粉、5.0重量份碳纳米管、7.0重量份镍粉，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达500m，且切割品质很好，参见图2，崩边尺寸控制好。
实施例四
称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份铜粉、5.0重量份碳纳米管、7.0重量份镍粉，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达305m。
实施例五
称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份钨粉、5.0重量份碳纳米管、7.0重量份锌粉，作为原料。将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达315m。
实施例六
称量24.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、18.0重量份钨粉、8.0重量份碳纳米管、10.0重量份镍粉，作为原料。将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割寿命可达298m。
实施例七
称量25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份钨粉、5.0重量份石墨粉、7.0重量份镍粉，将原料经过实施例一的制作方法后形成成品刀片。切割3mm厚度的氧化铝陶瓷，主轴转速30kRPM，切割速度可达到50mm/s，无打火现象，刀片切割品质偏差，参见图3，崩角、崩边尺寸较大，无法应用。
本发明主要应用于超硬切割刀具制造领域，涉及一种长寿命树脂切割刀片及其制备工艺，目前树脂基切割刀片主要是由磨粒、外加填料、树脂粉构成，磨粒主要包括金刚石与cBN等，树脂粉主要是酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。本发明外加填料使用的碳纳米管能够提高树脂基体的强度及整体刀片的耐磨性，结合镍粉、钨粉的协同作用，使刀片在不易崩碎，耐磨性提高，寿命提高，延长刀具使用时间。

Claims (5)

1.一种长寿命树脂基切割刀片的制备方法，其特征在于，所述长寿命树脂基切割刀片由25.0重量份金刚石、40.0重量份酚醛树脂粉、25.0重量份钨粉、5.0重量份羟基化多壁碳纳米管、7.0重量份镍粉制备；制备方法为，将金刚石、树脂粉、羟基化多壁碳纳米管、钨粉、镍粉混合后热压，再固化，得到长寿命树脂基切割刀片；热压的温度为190-211℃，时间为8-12分钟；固化的工艺为30min由室温升温至100℃，保温10min，然后30min由100℃升温至150℃，保温1h，最后半小时升温至180℃，保温8h。
2.根据权利要求1所述长寿命树脂基切割刀片的制备方法，其特征在于，固化后经过常规加工，得到长寿命树脂基切割刀片。
3.根据权利要求1所述长寿命树脂基切割刀片的制备方法，其特征在于，将树脂粉、钨粉、镍粉混合后再与羟基化多壁碳纳米管混合，最后与金刚石混合。
4.根据权利要求1所述长寿命树脂基切割刀片的制备方法制备的长寿命树脂基切割刀片。
5.一种陶瓷材料的加工方法，其特征在于，利用权利要求4所述长寿命树脂基切割刀片切割陶瓷材料，完成陶瓷的加工。
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