1.本发明专利涉及金属陶瓷复合结合剂领域，具体为陶瓷相形成连续相的骨架结构与金属粉体进行复合的制备方法，主要应用在磨削、抛光等领域。


背景技术：

2.金刚石以及立方氮化硼硬度极高，作为磨料一般被用来加工硬质材料，如混凝土，硬质合金，天然石材等。金刚石磨具由金刚石磨料或立方氮化硼磨料与树脂、金属以及陶瓷等结合剂复合而成，其被广泛应用于建筑建材、石油钻探、地质勘查等领域，并且取得了巨大的经济社会效益。
3.陶瓷磨具具有较高的弹性模量和较低的断裂韧性，其与磨料的结合强度优于树脂磨具，自锐性强于金属磨具，被广泛应用于加工聚晶金刚石复合片、玻璃、陶瓷等硬质相材料领域，一直是专家学者研究的热点。但是，陶瓷结合剂超硬磨具在抗折强度、断裂韧性、导热性以及与磨料界面结合情况不尽如人意，严重限制了其在高速、高精密磨削领域的发展。
4.金属结合剂超硬磨具结合剂与磨粒结合情况好，韧性好，承受、分散载荷能力强，被广泛应用于硬脆材料的成型磨削、精密和超精密磨削领域，同样是专家学者研究重点。但是，金属结合剂超硬磨具在磨削过程中极易出现自锐性差、难修整、易烧伤工件等情况。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种陶瓷骨架增强金属基复合结合剂的制备方法。
6.本发明为一种陶瓷骨架增强金属基复合结合剂的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1：将具有一定孔隙度的陶瓷骨架烧结体装入石墨模具中，在模具中填充满铜锡合金粉；步骤2：将步骤1中得到的包含陶瓷骨架烧结体和合金粉的石墨磨具放置于真空热压烧结机中进行热压烧结制备陶瓷骨架增强金属基复合结合剂；步骤1中，陶瓷骨架的孔隙度为10ppi-50ppi；步骤1中，陶瓷骨架烧结体的材料种类包括但不仅限于al2o3、mgo、zro2等；步骤1中，铜锡合金粉的配比为cu15sn85-cu85sn15。
7.步骤2中，真空热压烧结温度过程中烧结温度为600℃-780℃，压力为25mpa-30mpa，保温时间为10min-14min。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：1、本发明采用的陶瓷骨架烧结体均为制作工艺成熟的商业用品，获取容易，整个结合剂的烧结过程工艺流程简单，具有可操作性强，可批量生产的优点。
9.2、相较于传统的由金属粉末与陶瓷粉末冶金而成的金属陶瓷复合结合剂，本发明制备的陶瓷骨架增强金属基复合结合剂在三维空间上两种材料相均匀分布，磨削过程中利于载荷的传递与分散，在磨损表面形成硬的突起并承载主要载荷，从而抑制基体合金的塑性变形和高温软化。
10.3、本发明制备的陶瓷骨架增强金属基复合结合剂能够有效减小偶件同基体合金的接触，减轻粘着磨损，并有利于氧化膜在磨损表面的留存，陶瓷骨架在轻、中度磨削时不会发生断裂，避免了陶瓷颗粒进入磨损面而出现三体磨粒磨损。
具体实施方式
11.如下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
12.下述实施例中所涉及的陶瓷骨架烧结体、铜锡合金粉均为市售产品。
13.实施例1：步骤1：将10ppi的al2o3骨架烧结体装入石墨模具中，在模具中填充满cu15sn85合金粉；步骤2：将步骤1中得到的包含al2o3骨架烧结体和合金粉的石墨磨具放置于真空热压烧结机中在烧结温度为600℃，压力为25mpa，保温时间为10min的条件下进行热压烧结，得到陶瓷骨架增强金属基复合结合剂。
14.经过检测，结合剂抗折强度为116.32mpa，抗冲击强度为13.01kj/m2。
15.实施例2：步骤1：将30ppi的mgo骨架烧结体装入石墨模具中，在模具中填充满cu50sn50合金粉；步骤2：将步骤1中得到的包含mgo骨架烧结体和合金粉的石墨磨具放置于真空热压烧结机中在烧结温度为700℃，压力为28mpa，保温时间为12min的条件下进行热压烧结，得到陶瓷骨架增强金属基复合结合剂。
16.经过检测，结合剂抗折强度为115.3mpa，抗冲击强度为13.45kj/m2。
17.实施例3：步骤1：将50ppi的zro2骨架烧结体装入石墨模具中，在模具中填充满cu85sn15合金粉；步骤2：将步骤1中得到的包含zro2骨架烧结体和合金粉的石墨磨具放置于真空热压烧结机中在烧结温度为780℃，压力为30mpa，保温时间为14min的条件下进行热压烧结，得到陶瓷骨架增强金属基复合结合剂。
18.经过检测，结合剂抗折强度为117.7mpa，抗冲击强度为14.67kj/m2。
19.本发明的目的是为了得到同时具有金属结合剂韧性好，承受、分散载荷能力强的优势以及陶瓷结合剂较高的弹性模量和较低的断裂韧性优势的复合结合剂。因此，在结合剂的制备过程中，本发明采用陶瓷骨架烧结体代替传统的陶瓷粉是很有意义的。


技术特征：
1.一种陶瓷骨架增强金属基复合结合剂的制备方法，其特征在于：以陶瓷相形成连续相的骨架结构与金属粉体进行复合制备陶瓷骨架增强金属基复合结合剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将具有一定孔隙度的陶瓷骨架烧结体装入石墨模具中，在模具中填充满铜锡合金粉；步骤2：将步骤1中得到的包含陶瓷骨架烧结体和合金粉的石墨磨具放置于真空热压烧结机中进行热压烧结制备陶瓷骨架增强金属基复合结合剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，陶瓷骨架的孔隙度为10ppi-50ppi，陶瓷骨架烧结体的材料种类包括但不仅限于al2o3、mgo、zro2等铜锡合金粉的配比为cu15sn85-cu85sn15。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2中真空热压烧结温度过程中烧结温度为600℃-780℃，压力为25mpa-30mpa，保温时间为10min-14min。

技术总结
本发明公开了一种陶瓷骨架增强金属基复合结合剂的制备方法，以陶瓷相形成连续相的骨架结构与金属粉体进行复合采用真空热压的烧结工艺制备复合结合剂。本发明所得复合结合剂与传统的由金属粉末与陶瓷粉末冶金而成的金属陶瓷复合结合剂相比，同时具有金属结合剂韧性好，承受、分散载荷能力强的优势以及陶瓷结合剂较高的弹性模量和较低的断裂韧性优势，可用做新一代超硬砂轮结合剂。用做新一代超硬砂轮结合剂。


技术研发人员：栗正新 陈冰威 张鹏 黄雷波
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/1/28