金刚石圆锯片刀头制造新工艺

、引 言

在大理石、花岗岩从原料加工成装饰板的过程中,锯切是极其关键的一道工序,锯切成本占整个石材加工成本的50%以上。因此,降低刀具即金刚石圆锯片的成本,提高其使用性能和使用寿命是重要途径之一。目前,国内外广泛采用粉末冶金压制成型法制造金刚石圆锯片(片),但这种工艺存在以下缺点:(1)对金刚石等级要求较高;(2)胎体配方设计和工艺要求严格,否则钻石容易脱落;(3)工艺过程会对金刚石造成热损伤,从而影响金刚石圆锯片的切割性能。电镀技术制造金刚石圆锯片的传统方法是一次成型,即直接将金刚石钻头电镀在基体上。这种方法生产周期长,工艺复杂,需要模具。另一种方法是二次成型法,即首先通过电镀工艺制作刀头,然后将刀头镶嵌在基板上,通过电镀制作锯片。与一次成型法相比,二次成型法生产周期短,工艺简单,无需模具,成本较低,质量易于控制。然而,由于石材行业对切割工具的精度、光洁度、平整度和成型性的要求越来越高,用普通电镀工艺制造金刚石圆锯片仍有一定的局限性。由于电流密度的限制,与热压成型法相比,生产效率较低,生产批量较小。为了提高金刚石圆锯片的加工效率,降低加工成本,近年来人们采用了许多方法[1 ~ 3]如金刚石表面金属化技术、制粒技术、锯切参数的优化、锯切工具与被加工石材的匹配等。为了提高金刚石圆锯片的切割性能,但刀头中金刚石利用率低的问题一直没有得到很好的解决。本文在实验的基础上,提出了电镀制造金刚石复合基块,并用低熔点粉末冶金结合成金刚石圆锯片刀头的新工艺。该工艺将低温电镀与粉末冶金热压相结合,可以提高金刚石圆锯片的生产效率和使用性能,从而有效降低刀具的制造成本,具有很好的推广应用价值。

第二,制造过程

1.电镀法制造金刚石复合基块。低温电镀制造金刚石复合基块的工艺流程为:预处理→冲击镀→空镀→砂光镀→加厚镀→水洗→烘干。(1)预处理行业生产的金刚石含有杂质,需要去除杂质后才能使用,否则电镀复合块中金刚石与胎体的结合力会下降。处理方法如下:NaOH溶液加热煮沸→水洗→稀硝酸加热→水洗→镀液预浸。强碱和强酸的联合处理可以去除金刚石表面的有机物和金属杂质。镀液浸泡处理后,金刚石与镀液的润湿性增加,从而提高金刚石与胎体材料的结合力。在沉积之前,电镀基底应脱脂并用水彻底清洗,以避免沉积表面绝缘,并保护电镀液不受污染。(2)复合沉积,选用1mm厚的铜板作为基底,脱脂清洗后,用夹具夹紧。夹具将铜板分成若干24mm×12mm的小块(大小可根据需要设计)。通过复合电镀沉积金刚石和金属后,可以从每个小块的表面获得金刚石电镀复合基块。夹具的示意图如图1所示。

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图1夹具示意图

电镀时,以铜板为阴极,通电后进行预镀,然后在铜板上均匀铺一层金刚石(称为砂光),然后在低电流密度下电镀一定时间后进行砂光,再通过增加电流密度进行加厚电镀。当大部分或全部金刚石被电沉积金属掩埋时,取出夹具,用水清洗,然后将沉积的复合基块从铜板基材上取下。最后,干燥复合基块以用于制造刀头。每个复合块的尺寸为24mm×12mm,其厚度主要取决于增厚镀层的沉积时间和电流密度,厚度一般接近复合块所用金刚石磨粒的直径。图2显示了电镀金刚石复合衬底的表面形态。

图2电镀金刚石复合衬底的表面形貌

2.粉末冶金热压法制造工具。用低熔点粉末冶金热压法将多个电镀金刚石复合块粘结在一起,制成层状金刚石圆锯片。粘合剂是以铜为主要成分,以其他廉价金属为辅助成分的低熔点金属粉末。使用不同材质的石材进行加工,使用不同种类和比例的金属。制造刀头的模具仍采用传统工艺规格(24mm×12mm×9mm)。电镀复合金刚石块的组装层数可根据加工宝石的不同材料进行调整。一般来说,石头的颗粒越粗,层数越少。由于采用低熔点金属粉末作为结合剂,可以采用较低的烧结温度,从而降低金刚石的热损伤程度。圆锯片的制造也可以采用冷压成型或真空烧结工艺。

三。关键技术

1.金刚石电镀复合基块的质量由于金刚石电镀复合基块代替了金刚石磨料层,复合基块上的金刚石成为锯切加工的主体,所以复合基块的质量对刀头的质量起着重要的作用。复合块的质量取决于电镀用金刚石的质量和电镀过程的工艺控制。因此,要求电镀工艺能够沉积出具有精细组织的基体材料,并对固化在其中的金刚石具有良好的保持力。因此,必须选择合理的沉积合金和电镀工艺参数,制定正确的砂光工艺。2.复合基板之间的结合复合基板之间的结合质量决定了复合基板的金属粉末层与磨料层之间的结合力,对锯切性能有重要影响。如果电镀时金刚石深深嵌入复合基块中,金属与复合基块之间的连接将转化为电镀基体金属材料与粉末冶金金属材料之间的连接。在这种情况下,两种材料之间的结合力很强,工具可以承受很大的锯切载荷。

四。结论

(1)由于主要采用低熔点金属粉末作为结合剂,并采用低热压温度,减少了金刚石的热损伤,解决了金刚石的氧化问题。由于烧结温度较低,降低了烧结难度。(2)磨料的握持力由电镀工艺决定,容易获得良好的握持力;(3)电镀金刚石制品可以使用较高的磨料浓度,因此锯片锋利,可以提高锯切效率;(4)ⅱ、ⅲ类低品位金刚石可用于制备金刚石电镀复合基块。由于金刚石的成本在刀头的制造成本中占有很高的比例,因此可以大大降低金刚石圆锯片刀头的制造成本。