磨PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石磨具的研究

摘要

陶瓷结合剂金刚石磨具以其特有的性能，在PCD(聚晶金刚石)刀具的刃磨加工方面获得了越来越广泛的应用。本文针对磨削PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石磨具进行了系统研究，探讨了基础陶瓷结合剂的组成和混合添加剂分别对结合剂和磨具性能的影响，以及磨具的组织对磨具性能的影响，并对磨削测试结果进行了分析。
　　 研究结果表明：当基础结合剂的R(K2O/B2O3)值为0.3时，对应的结合剂和金刚石磨具都具有较佳的性能，结合剂的耐火度为730℃，流动度为125％，润湿角为66°，抗弯强度值最大，达到50.45MPa。因为抗弯强度和N4([BO4]/([BO4]+[BO3]))值，随着R值的增加，具有一致的变化趋势，所以影响本实验中磨具试样整体强度的关键因素是结合剂中玻璃相的N4值。在基础结合剂中添加二元混合体系ZnO-Bi2O3，保持ZnO和Bi2O3的总量6wt％不变，当Bi2O3含量为4.5wt％时，磨具试样的抗弯强度和洛氏硬度都出现最大值。添加二元混合体系Sb2O3-SnO2时，保持Sb2O3和SnO2的总量6wt％不变，当SnO2含量为4.5wt％时，磨具试样的抗弯强度和洛氏硬度都出现最大值。两个二元混合体系中都出现了类似“混合碱效应”的混合添加剂效应。通过对比不同结合剂配方所对应的结合剂和磨具的各项性能，最后确定了陶瓷结合剂的最优配方为：100wt％基础结合剂+4.5wt％SnO2+1.5wt％Sb2O3，其中基础结合剂的R值为0.3。
　　 当金刚石磨具的砂结比为65:35时，磨具试样的强度最高，洛氏硬度值最大并且显微结构均匀。与市场上现有的的金刚石砂轮相比，本实验所研制出的砂轮，在磨削PCD刀具时，砂轮的加工效率、使用寿命、耐用度、自锐性、工作线速度以及加工后工件的表面质量都得到了提高。本实验所研制出的砂轮，能够实现对PCD刀具的高效精密加工。