一种分层植砂砂带用磨料的制备方法和应用方法
阅读说明：本技术 一种分层植砂砂带用磨料的制备方法和应用方法 (Preparation method and application method of abrasive for layered sand-planting abrasive belt ) 是由 赵志伟 夏绍灵 冷成 李亚辉 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及磨削技术领域,具体涉及一种磨料,更具体涉及一种分层植砂砂带用磨料的制备方法和应用方法；其技术要点如下：包括细粒度磨料和复合磨料,复合磨料,按照重量份数计算,包括如下组分：铜基硬质合金20～30份、锆刚玉30～40份和AlCrSiN粉末10～20份。应用一条砂带就能完成多道工序的磨削功能,降低物耗能耗与时耗,提高功效降低成本。(The invention relates to the technical field of grinding, in particular to an abrasive, and more particularly relates to a preparation method and an application method of the abrasive for a layered sand-planting abrasive belt; the technical points are as follows: the abrasive material comprises a fine-grained abrasive material and a composite abrasive material, wherein the composite abrasive material comprises the following components in parts by weight: 20-30 parts of copper-based hard alloy, 30-40 parts of zirconia alumina and 10-20 parts of AlCrSiN powder. The grinding function of a plurality of processes can be completed by using one abrasive belt, so that the material consumption, the energy consumption and the time consumption are reduced, the effect is improved, and the cost is reduced.)
技术领域
本发明涉及磨削技术领域，具体涉及一种磨料，更具体涉及一种分层植砂砂带用磨料的制备方法和应用方法。
背景技术
打磨是制造业中一道重要的工序。铸造塑形、平整外装、除锈抛光，特别是滚动与摩擦触面低粗糙度加工等都离不开研磨工艺。现代制造业高速发展，以钛、镍、铬等稀有金属制成的各种合金钢被广泛应用。其表面处理技术和工艺要求越来越高，对被称之为“现代工业牙齿”的涂附磨具产品不断提出了新要求，如专业化、精细化、高效率、低成本、无污染等。在国外，砂带磨削经过近五十年的发展，已成为一项较为完整且自成体系的加工技术。从生活用具到航空航天设备，几乎所有的工程材料和机械设备都能加工。因其具有效率高、精密度好、应用范围广、适应能力强、使用成本低、操作安全方便等特点而倍受青睐。就市场而言，美、德、日、韩国等发达国家的中高档产品在国际市场上一直占有绝对优势。
随着制造业的高速发展，对加工技术也提出了高端要求。就砂带磨削而言，传统的方法是在磨面上植入一种磨料，诸如碳化硅、氧化铝或其他人造复合磨料如立方氮化硼等。客观情况是，每一种磨料都有其独自的优点也存在相应的缺点。所以普通砂带的功效就显得比较单一。有时候要完成一种工件的磨削，必须更换几次不同性能的砂带，才能达到预想的效果。如何应用一条砂带就能完成多道工序的磨削功能，降低物耗能耗与时耗，提高功效降低成本，成了制造业的迫切需求。
有鉴于上述现有磨料的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种分层植砂砂带用磨料的制备方法和应用方法，使砂带强度高并且延展性小、砂带产品切削效率高且耐磨。
发明内容
本发明的目的是提供一种分层植砂砂带用磨料，使砂带强度高并且延展性小、砂带产品切削效率高且耐磨，具有应用价值。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金20～30份、锆刚玉30～40份和AlCrSiN粉末10～20份。
铜基硬质合金外包覆锆刚玉，锆刚玉外包覆AlCrSiN，组成了中间硬，里外软的磨料，在磨削过程中，内层的铜基硬质合金充分发挥其强度的同时，发挥了其延展性能，在磨削过程中，对应力起到了充分的吸收，使锆刚玉和AlCrSiN无需承担过多的应力，延长了锆刚玉和AlCrSiN的使用寿命，从而延长了磨料的使用寿命，并且铜基硬质金属还具有良好的导热性能，不会造成高摩擦发热，导致工件变形或划伤，提高打磨质量。
AlCrSiN颗粒更加细小致密，在打磨过程中，对工件起到了抛光的作用，提高了打磨质量。
进一步的，细粒度磨料是由金刚石、碳化硅或石榴石中的任意一种或多种组成。金刚石、碳化硅和石榴石的莫氏硬度大，但是韧性差，因此向其中加入铜基硬质合金，能够对应力进行缓冲，克服了金刚石、碳化硅和石榴石的韧性差的问题，使复合磨料硬且韧，且AlCrSiN细化的晶形可以使磨料分层次规律地脱落，使自锐有序，保持整个磨粒的锋利，加工效果好。
进一步的，铜基硬质合金，按照重量份数计算，包括如下制备组分：碳化钛粉2～3份，锑粉1～2.5份，锡粉7～9份，锌粉10～12份，镍粉0.5～1.5份，铋粉2～3.5份和铜粉50～60份。碳化钛能够在烧结的高温中与锆刚玉形成新的晶体体系，提高了铜基硬质合金与锆刚玉之间的结合力。
进一步的，细粒度磨料外有耐磨涂层。本发明对细粒度磨料采用涂层工艺，对磨料进一步加固，同时又可以降低磨削表面温度。
进一步的，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：改性松香10～20份，硬质酸盐20～40份，季戊四醇5～8份、乙撑双硬脂酰胺5～8份和水80～90份。季戊四醇和乙撑双硬脂酰胺的加入能够提高涂层的疏水性能，同时降低表面张力，硬脂酸盐粒子表面形成双分子层结构，外层分子端有较强的亲水能力，增加粒子与水的润湿程度，并使各粒子间因静电斥力而远离，使体系均匀，悬浮性增加，可以稳定的分散的水中，从而保证最终涂层胶液的环保和稳定，可以实现涂量的精确控制，从而最大限度的提升涂层的抗堵塞性能。
进一步的，改性松香是松香皂。本发明提供的改性松香是松香皂，松香结构中的树脂酸具有一元羧酸的特征，可进行一系列羧基反应；和金属氧化物或氢氧化物在高温下中和，生成的衍生物树脂酸金属盐，也称松香皂。由于硬质酸盐不易溶于水，而易溶于甲醛等有毒溶剂中，本发明为了避免甲醛等溶剂的使用，在水系溶剂中加入了松香皂，通过松香皂的两亲性使硬质酸盐能够在水中分散，并通过松香皂中的金属离子的静电作用，防止硬质酸盐在水中产生团聚作用，提高硬质酸盐在水中的分散性。
进一步的，硬质酸盐是硬脂酸镁、硬质酸钠或硬质酸钙中的任意一种。
进一步的，铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉2～3份，锑粉1～2.5份，锡粉7～9份，锌粉10～12份，镍粉0.5～1.5份，铋粉2～3.5份和铜粉50～60份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，得到铜基硬质合金。
本发明中，采用油氨柱对粉末进行成型，是为了获得更加均一细致的颗粒，且油氨柱成型得到的颗粒更加圆润饱满，在后续的与锆刚玉的共同球磨和烧结过程中，能够使锆刚玉更加均匀的覆盖在颗粒表面，提高磨料的自锐性。
作为上述技术方案的优选，步骤S3中的烧结温度为900～1300℃
本发明的第二个目的是提供一种分层植砂砂带用磨料的制备方法，具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料外涂覆耐磨涂层。
作为上述技术方案的优选，步骤A3中的烧结温度为900～1300℃。
本发明的第三个目的是提供一种分层植砂砂带用磨料的应用方法，具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
本发明提供的一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料的空隙之中，细粒度磨料完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的提供的一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法，通过两种不同的植砂方式，将两种磨料复配使用，在磨削时会不断破裂并产生出新的切削刃，因此自锐性特别好，耐磨，磨削效率高，达到实现产品磨削时锋利高效，传热性能好，自锐性好，使用寿命长的目的。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法
一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金20～30份、锆刚玉30～40份和AlCrSiN粉末10～20份，细粒度磨料外有耐磨涂层。
本实施例中的铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉2～3份，锑粉1～2.5份，锡粉7～9份，锌粉10～12份，镍粉0.5～1.5份，铋粉2～3.5份和铜粉50～60份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，烧结温度为900～1300℃，得到铜基硬质合金。
本实施例中，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：改性松香10～20份，硬质酸盐20～40份，季戊四醇5～8份、乙撑双硬脂酰胺5～8份和水80～90份，耐磨涂层的制备方法为，将上述材料搅拌均匀，涂覆于细粒度磨料表层，烘干。
本实施例提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒，烧结温度为900～1300℃；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料外涂覆耐磨涂层。
一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料的空隙之中，细粒度磨料完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
实施例2：一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法
一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金30份、锆刚玉40份和AlCrSiN粉末10～20份，细粒度磨料是金刚石，外有耐磨涂层。
本实施例中，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：松香皂10份，硬质酸盐20份，季戊四醇5份、乙撑双硬脂酰胺5份和水80份，耐磨涂层的制备方法为，将上述材料搅拌均匀，涂覆于细粒度磨料表层，烘干。
本实施例中的铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉2份，锑粉1份，锡粉7份，锌粉10份，镍粉0.5份，铋粉2份和铜粉50份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，烧结温度为900～1300℃，得到铜基硬质合金。
本实施例提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒，烧结温度为900～1300℃；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料金刚石外涂覆耐磨涂层。
一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料金刚石，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料金刚石的空隙之中，细粒度磨料金刚石完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
实施例3：一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法
一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金30份、锆刚玉40份和AlCrSiN粉末20份，细粒度磨料石榴石外有耐磨涂层。
本实施例中，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：松香皂20份，硬质酸盐40份，季戊四醇8份、乙撑双硬脂酰胺8份和水90份，耐磨涂层的制备方法为，将上述材料搅拌均匀，涂覆于细粒度磨料表层，烘干。
本实施例中的铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉3份，锑粉2.5份，锡粉9份，锌粉12份，镍粉1.5份，铋粉3.5份和铜粉60份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，烧结温度为900～1300℃，得到铜基硬质合金。
本实施例提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒，烧结温度为900～1300℃；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料外涂覆耐磨涂层。
一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料的空隙之中，细粒度磨料完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
实施例4：一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法
一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金25份、锆刚玉38份和AlCrSiN粉末17份，细粒度磨料碳化硅外有耐磨涂层。
本实施例中，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：松香皂12份，硬质酸盐24份，季戊四醇6份、乙撑双硬脂酰胺6份和水85份，耐磨涂层的制备方法为，将上述材料搅拌均匀，涂覆于细粒度磨料表层，烘干。
本实施例中的铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉2～3份，锑粉1～2.5份，锡粉7～9份，锌粉10～12份，镍粉0.5～1.5份，铋粉2～3.5份和铜粉50～60份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，烧结温度为900～1300℃，得到铜基硬质合金。
本实施例提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒，烧结温度为900～1300℃；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料碳化硅外涂覆耐磨涂层。
一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料的空隙之中，细粒度磨料完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
实施例5：一种分层植砂砂带用磨料及其制备方法和应用方法
一种分层植砂砂带用磨料，包括细粒度磨料和复合磨料，复合磨料，按照重量份数计算，包括如下组分：铜基硬质合金22份、锆刚玉38份和AlCrSiN粉末17份，细粒度磨料外有耐磨涂层。
本实施例中，按照重量份数计算，耐磨涂层包括如下组分：松香皂17份，硬质酸盐25份，季戊四醇6份、乙撑双硬脂酰胺7份和水89份，耐磨涂层的制备方法为，将上述材料搅拌均匀，涂覆于细粒度磨料表层，烘干。
本实施例中的铜基硬质合金的制备方法如下：
S1.将碳化钛粉2.5份，锑粉1.5份，锡粉7.5份，锌粉11份，镍粉0.8份，铋粉2.5份和铜粉56份加入到球磨机中球磨，球磨介质为乙醇，得到混合均匀的球磨浆料；
S2.将步骤S1得到的球磨浆料加入到油氨柱中成型，形成粒度为10～15μm的颗粒；
S3.将步骤S2得到的颗粒烧结，烧结温度为900～1300℃，得到铜基硬质合金。
本实施例提供的一种分层植砂砂带用磨料的制备方法包括如下操作步骤：
A1.制备铜基硬质合金；
A2.将铜基硬质合金和锆刚玉共同放入球磨机中进行球磨，溶剂为乙醇，得到混合浆料A；
A3.将混合浆料A烧结为颗粒，烧结温度为900～1300℃；
A4.利用等离子喷涂的方式将AlCrSiN粉末喷涂到步骤A3得到的颗粒表面得到复合磨料；
A5.将细粒度磨料外涂覆耐磨涂层。
一种分层植砂砂带用磨料的应用方法：通过重力植砂在底胶层表面均匀的分布细粒度磨料，后通过静电植砂将复合磨料均匀的嵌入细粒度磨料的空隙之中，细粒度磨料完全包围复合磨料根部，形成坚固的底基层。
性能测试
将本发明实施例1～5的磨料经产品工艺路线：产品的工艺路线：原布——浸渍、干燥、磨毛——高温定型、磨毛——背涂1、干燥——背涂2、干燥——预涂、干燥、切边——成品布基——印刷、底胶、重力植砂、静电植砂、干燥——复胶、干燥——半成品——固化——停放——揉曲——涂层、干燥——成品，其中重力植砂和静电植砂工艺按照实施例1～5的应用方法执行。
得到的成品经国家磨料磨具质量监督检验中心对制备的砂带样品做了多次检验，本发明制备的产品与进口日本产品(NCA J870K)、韩国产品(DEERFOS JA513)的主要性能进行对比检验(见下表1所示)：
表1主要技术指标对比
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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