金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，包括以下步驟：1)對金剛石磨料進行表面處理；2)將乙酸鋇和冰醋酸混合，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，然后用BaO溶膠浸漬磨料，將磨料烘干焙燒后，獲得鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料；3)將硝酸鉻和冰醋酸混合，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，用Cr203溶膠浸漬磨料，將磨料烘干焙燒，獲得包覆有BaO/Cr203薄膜的金剛石磨料。該工藝可以在金剛石磨料表面鍍覆一層致密的復合薄膜，能有效保護金剛石磨料在燒結(jié)過程中不與陶瓷結(jié)合劑產(chǎn)生有害的化學反應，又能提高金剛石磨料與陶瓷結(jié)合劑的潤濕性，增加陶瓷結(jié)合劑對金剛石磨料的把持力，延長磨具的使用壽命。
【專利說明】金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金剛石磨料表面改性工藝，具體涉及金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]人工合成的金剛石主要為顆粒和粉末狀，通常需借助于結(jié)合劑和其他輔助材料將金剛石磨料固結(jié)起來制備成磨具，安裝在各種機械設(shè)備上來實現(xiàn)不同需求的磨削加工。根據(jù)結(jié)合劑種類的不同，常將金剛石磨具分為三大類，樹脂結(jié)合劑金剛石磨具，金屬結(jié)合劑金剛石磨具以及陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具。
[0003]金剛石晶體結(jié)構(gòu)是由碳原子相互間以共價鍵組成，每個碳原子在晶體結(jié)構(gòu)中與周圍空間的四個碳原子以飽和共價鍵形式連接，形成規(guī)整的四面體結(jié)構(gòu)。一般情況下，金剛石呈現(xiàn)出很高的化學惰性，在制備磨具時，金剛石很難被樹脂、金屬、陶瓷等結(jié)合劑浸潤和黏結(jié)。因此，在磨削過程中，金剛石磨料在磨削力的作用下易從結(jié)合劑中脫落，減弱了金剛石的磨削作用，從而影響磨具的磨削效率。同時，在金剛石磨具的高溫燒結(jié)制備過程中，人造金剛石在達到一定溫度點時將發(fā)生氧化反應，金剛石磨料自身的磨削性能會減弱。
[0004]為了提高金剛石磨具的使用壽命，目前工業(yè)上常采用金剛石表面改性技術(shù)，通過物理或化學方法在金剛石表面鍍覆一層金屬，以增大金剛石磨料表面的粗糙度，進而提高金剛石在磨具中的附著力，以及減輕金剛石磨料的腐蝕和熱損傷。與金屬結(jié)合劑金剛石磨具和樹脂結(jié)合劑金剛石磨具采用熱壓燒結(jié)工藝不同，陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的制備工藝是冷壓成型再高溫燒結(jié)，由于燒結(jié)時間長，金剛石表面鍍覆的活性金屬會發(fā)生氧化反應，在外力作用下，金屬鍍層容易脫落，對金剛石起不到保護作用，另外，在燒結(jié)過程中，陶瓷結(jié)合劑與金剛石表面金屬不能潤濕，對陶瓷結(jié)合劑磨具的性能提高不明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，該工藝可以在金剛石磨料表面鍍覆一層致密的復合薄膜，用鍍膜后的金剛石磨料制備陶瓷結(jié)合劑磨具時，復合薄膜能有效保護金剛石磨料在燒結(jié)過程中不與陶瓷結(jié)合劑產(chǎn)生有害的化學反應，又能提高金剛石磨料與陶瓷結(jié)合劑的潤濕性，增加陶瓷結(jié)合劑對金剛石磨料的把持力，延長磨具的使用壽命。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，包括以下步驟:
[0007]I)對金剛石磨料進行表面處理；
[0008]2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入蒸餾水，回流加熱，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，然后用BaO溶膠浸漬進行過表面處理的金剛石磨料，將磨料烘干焙燒后，獲得表面均勻鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料；
[0009]3)將硝酸鉻和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入蒸餾水，回流加熱，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，用Cr2O3溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料，將磨料烘干焙燒，獲得包覆有Ba0/Cr203薄膜的金剛石磨料。
[0010]步驟I)中，將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡I?1.5h，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡I?1.5h，最后用去離子水沖洗，烘干。
[0011 ] 步驟2)中，將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50?100倍的蒸餾水，在60?80°C下回流加熱，并且在2000?4000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置6?24h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料I?3次，每次浸漬時間為I?5min，每次浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在80?120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在400?600°C下焙燒0.5?1.5h，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料。
[0012]步驟3)中，將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50?200倍的蒸飽水，在60?80°C下回流加熱，并且在2000?6000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置12?36h，然后用Cr 203溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料2?3次，每次浸漬時間為I?5min，每次浸漬完成后將磨料從Cr2O3溶膠中撈出并在80?120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在600?800°C下焙燒0.5?1.5h，冷卻，獲得包覆有Ba0/Cr203薄膜的金剛石磨料。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果:
[0014]I) BaCVCr2O3復合薄膜在金剛石表面生成Ba-C-Cr的化學鍵合，與金剛石的潤濕性好，且復合薄膜對金剛石磨料的的包覆更加完整，能有效保護金剛石磨料在燒結(jié)過程中不受陶瓷結(jié)合劑中堿金屬氧化物的侵蝕；同時鍍膜后的金剛石磨料與陶瓷結(jié)合劑的潤濕性有了很大的改善，金剛石磨料與陶瓷結(jié)合劑的把持力強，不容易脫落，延長金剛石陶瓷結(jié)合劑磨具的使用壽命。
[0015]2)以鍍覆復合薄膜后的金剛石磨料為原料制備陶瓷結(jié)合劑磨具可以采用熱壓方式成型，大大簡化工藝。

【具體實施方式】
[0016]以下具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0017]實施例1
[0018]I)將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡lh，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡lh，最后用去離子水沖洗，烘干；
[0019]2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50倍的蒸餾水，在60°C下回流加熱，并且在2000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置6h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料I次，浸漬時間為lmin，浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在80°C下烘干，將烘干后的磨料在400°C下焙燒0.5h，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料；
[0020]3)將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50倍的蒸餾水，在60°C下回流加熱，并且在2000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置12h，然后用Cr2O3溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料2次，每次浸漬時間為Imin，每次浸漬完成后將磨料從Cr2O3溶膠中撈出并在80°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在600°C下焙燒0.5h，冷卻，獲得包覆有BaCVCr2O3薄膜的金剛石磨料。
[0021]實施例2
[0022]I)將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡1.5h，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡1.5h，最后用去離子水沖洗，烘干；
[0023]2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量100倍的蒸餾水，在80°C下回流加熱，并且在4000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置24h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料3次，每次浸漬時間為5min，每次浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在600°C下焙燒1.5h，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料；
[0024]3)將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量200倍的蒸餾水，在80°C下回流加熱，并且在6000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置36h，然后用Cr2O3溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料3次，每次浸漬時間為5min，每次浸漬完成后將磨料從Cr2O3溶膠中撈出并在120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在800°C下焙燒1.5h，冷卻，獲得包覆有BaCVCr2O3薄膜的金剛石磨料。
[0025]實施例3
[0026]I)將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡1.2h，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡1.2h，最后用去離子水沖洗，烘干；
[0027]2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量80倍的蒸餾水，在75°C下回流加熱，并且在3000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置12h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料2次，每次浸漬時間為3min，每次浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在100°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在500°C下焙燒lh，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料；
[0028]3)將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量150倍的蒸餾水，在70°C下回流加熱，并且在4000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置24h，然后用Cr2O3溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料3次，每次浸漬時間為2min，每次浸漬完成后將磨料從Cr2O3溶膠中撈出并在100°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在700°C下焙燒lh，冷卻，獲得包覆有BaCVCr2O3薄膜的金剛石磨料。
[0029]實施例4
[0030]I)將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡lh，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡1.5h，最后用去離子水沖洗，烘干；
[0031]2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50倍的蒸餾水，在80°C下回流加熱，并且在2000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置24h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料I次，浸漬時間為5min，浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在80°C下烘干，將磨料烘干后在600°C下焙燒0.5h，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料；
[0032]3)將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量200倍的蒸餾水，在60°C下回流加熱，并且在6000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr2O3溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置12h，然后用Cr2O3溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料3次，每次浸漬時間為lmin，每次浸漬完成后將磨料從Cr2O3溶膠中撈出并在120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干工序后，將磨料在600°C下焙燒1.5h，冷卻，獲得包覆有BaCVCr2O3薄膜的金剛石磨料。
【權(quán)利要求】
1.金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，其特征在于:包括以下步驟: 1)對金剛石磨料進行表面處理； 2)將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入蒸餾水，回流加熱，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，然后用BaO溶膠浸漬進行過表面處理的金剛石磨料，將磨料烘干焙燒后，獲得表面均勻鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料； 3)將硝酸鉻和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入蒸餾水，回流加熱，制備穩(wěn)定的Cr203溶膠，用Cr203溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料，將磨料烘干焙燒，獲得包覆有BaO/Cr203薄膜的金剛石磨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，其特征在于:步驟1)中，將金剛石磨料置于lmol/L的鹽酸溶液中浸泡1?1.5h，用去離子水沖洗至中性，烘干后置于丙酮液中，在超聲波條件下浸泡1?1.5h，最后用去離子水沖洗，烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，其特征在于:步驟2)中，將乙酸鋇和冰醋酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50?100倍的蒸餾水，在60?80°C下回流加熱，并且在2000?4000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的BaO溶膠，將BaO溶膠在室溫下放置6?24h，然后用BaO溶膠浸漬表面處理后的金剛石磨料1?3次，每次浸漬時間為1?5min，每次浸漬完成后將磨料從BaO溶膠中撈出并在80?120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干后，將磨料在400?600°C下焙燒0.5?1.5h，冷卻，獲得包覆有BaO薄膜的金剛石磨料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石表面鍍覆復合薄膜的工藝，其特征在于:步驟3)中，將硝酸鉻和檸檬酸按摩爾比1:1混合，加入混合物重量50?200倍的蒸餾水，在60?80°C下回流加熱，并且在2000?6000轉(zhuǎn)/分下高速攪拌，制備穩(wěn)定的Cr203溶膠，將Cr 203溶膠在室溫下放置12?36h，然后用Cr203溶膠浸漬表面鍍覆有BaO薄膜的金剛石磨料2?3次，每次浸漬時間為1?5min，每次浸漬完成后將磨料從Cr203溶膠中撈出并在80?120°C下烘干，完成全部浸漬及烘干后，將磨料在600?800 °C下焙燒0.5?1.5h，冷卻，獲得包覆有Ba0/Cr203薄膜的金剛石磨料。
【文檔編號】C09K3/14GK104479423SQ201410840747
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】蔡元沛, 龍慧玲, 梁安寧, 郭新玲, 宿恒 申請人:桂林創(chuàng)源金剛石有限公司