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一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-06-26
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-12-25
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-05-22
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-06-26
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810663909.3 申请日 2018-06-26
公开/公告号 CN108908148B 公开/公告日 2020-05-22
授权日 2020-05-22 预估到期日 2038-06-26
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 B24D18/00 主分类号 B24D18/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 7 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN105618883A、EP0864399A2、CN105414692A、CN105414800A、CN106863158A、CN103817610A、AT267669T 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 苏州科技大学 当前专利权人 合肥九州龙腾科技成果转化有限公司
发明人 卢金斌、马振武、冯杰、吴永忠、朱其新、汪帮富、蒋全胜、张旺玺、殷振、曹自洋 第一发明人 卢金斌
地址 江苏省苏州市高新区科锐路1号 邮编 215009
申请人数量 1 发明人数量 10
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省苏州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明公开了一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法,采用机加工制作砂轮基体,将Co、NiP、Cr、TiH2、Cu合金化后气体雾化制作钎料,在保护气氛中感应加热的条件下对立方氮化硼磨粒实现高温钎焊,由于钎料中含有一定TiH2有利于避免Ti的氧化,能够实现大直径砂轮的制造。钎料由五种元素组成,能够形成高熵合金,有利于提高立方氮化硼砂轮的高温性能。
  • 摘要附图
    一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-11-25 专利权的转移 登记生效日: 2022.11.15 专利权人由苏州科技大学变更为合肥九州龙腾科技成果转化有限公司 地址由215009 江苏省苏州市高新区科锐路1号变更为230000 安徽省合肥市蜀山经济开发区井岗路电商园一期2号楼203
2 2020-05-22 授权
3 2018-12-25 实质审查的生效 IPC(主分类): B24D 18/00 专利申请号: 201810663909.3 申请日: 2018.06.26
4 2018-11-30 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法,其特征在于,所述的制作方法包括下述工艺步骤:
步骤一、砂轮基体的制作:采用机加工的方法制备所需要单层立方氮化硼砂轮的砂轮基体,并对砂轮基体除油除锈;
步骤二、将金属粉Co、NiP、Cr、TiH2、Cu按一定比例组成混合粉末,采用高温熔化后实现合金化,惰性气体雾化制作钎料,钎料纯度超过99.9%,其中NiP中含P重量7-8%,各金属粉组成可取以下三种重量比,即19%的Co粉、21%的NiP粉、18%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉;
或20%的Co粉、20%的NiP粉、18%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉;或21%的Co粉、21%的NiP粉、16%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉;
步骤三、将9~15g/cm2压敏胶涂在钢基体表面,将粒度为120~300μm的立方氮化硼磨粒均匀粘结在砂轮基体表面,将钎料均匀撒在立方氮化硼和砂轮基体表面,去除未粘结的多余钎料;
步骤四、采用感应加热,设置充满惰性气体的气罩以实现惰性气体保护,在惰性气体保护中加热至钎料熔化后进行钎焊,钎焊温度为1070 1140℃,保温30-120秒,放入沙坑中进~
行缓冷,冷却后立方氮化硼磨粒钎焊固定于砂轮基体表面即为成品;其中感应加热电流的工作频率在1.2MHz-1.8MHz之间,感应加热电流在10A-30A 之间。

2.根据权利要求1所述的一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法,其特征在于:
所述的保护气罩,该保护气罩与惰性气体源连接,惰性气体采用Ar气。

3.根据权利要求1所述的一种高熵合金钎焊立方氮化硼砂轮的制作方法,其特征在于:
所述砂轮基体材料为45钢或65Mn钢。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于磨料磨具技术领域,更具体涉及一种单层立方氮化硼砂轮的制备方法。

背景技术

[0002] 磨料磨具素有工业牙齿之称,是国民经济尤其是装备制造业不可或缺的一部分。立方氮化硼具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性,其硬度仅次于金钢石,但热稳定性远高于金钢石,对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼砂轮磨削性能优异,能够高效磨削难加工金属材料,具有生产率高、磨削质量优的特点。采用立方氮化硼砂轮使得磨削发生了革命性变化,是磨削技术的又一次飞跃。随着立方氮化硼磨粒的价格下降,对强韧金属、淬火钢的直接磨削加工采用立方氮化硼磨具的应用愈来愈多。
[0003] 钎焊能够实现立方氮化硼强力把持,但立方氮化硼工具对钎料具有很高的工艺要求:①为使钎料对立方氮化硼呈现良好的润湿性,钎料中通常应含有活性元素Ti,其能够与立方氮化硼进行界面反应形成氮化物、硼化物,提高了钎料对立方氮化硼的润湿性;②由于金属材料的加工会产生大量的磨削热,钎料应具有较高的高温性能。高熵合金是一种以多种组元为基的合金,其微观组织大多为固溶体,由于具有多种元素的固溶强化,其高温性能、强度较高,而固溶体具有较高的韧性,在含有一定的活性元素后适于钎焊立方氮化硼。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的问题是制造大直径的立方氮化硼砂轮,并提高结合剂对立方氮化硼的把持力和高温性能,以充分发挥立方氮化硼磨削难加工金属材料的优异性能。由于立方氮化硼具有优异的化学稳定性,使得普通金属很难实现良好润湿,添加适量Ti的钎料能够润湿立方氮化硼。采用感应钎焊可以实现大直径砂轮的一次性完成钎焊,避免了小块焊后组装的弊端,具有尺寸精度高的优点。但当大直径砂轮需要感应钎焊时难以有效保护活性元素Ti的的氧化,而采用TiH2在加热过程中分解H2的特点,再辅以惰性气体保护,能够成功实现钎焊。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的制作方法包括下述工艺步骤:
[0006] 步骤一、采用材料为45钢或65Mn钢进行机加工制备单层立方氮化硼砂轮的砂轮基体,并对砂轮基体除油除锈。
[0007] 步骤二、将金属粉Co、NiP、Cr、TiH2、Cu按一定比例组成混合粉末,采用高温熔化后实现合金化,惰性气体雾化制作钎料;其中各种原材料的纯度超过99.9%,按质量比取18~21%的Co粉、18~21%的NiP粉、16~18%的Cr粉、18.5~21%的Cu粉、16~21%的TiH2粉,其中NiP中含P重量7-8%。
[0008] 步骤三、将9 15g/cm2压敏胶涂在钢基体表面,将立方氮化硼磨粒均匀粘结在砂轮~基体表面,将钎料均匀撒在立方氮化硼和砂轮基体表面,去除未粘结的多余钎料,立方氮化硼粒度为120 300μm;
~
[0009] 步骤四、采用感应加热,在惰性气体保护中加热至钎料熔化后进行钎焊,冷却后立方氮化硼磨粒钎焊固定于砂轮基体表面即为成品。钎焊温度为1070 1140℃,保温30-120~秒,放入沙坑中进行缓冷,即为成品;另外,设置充满惰性气体的气罩以实现惰性气体保护,保护气罩与惰性气体源连接,惰性气体采用Ar气。其感应加热电流的工作频率在1.2MHz-
1.8MHz之间,感应加热电流在10A-30A 之间,进行感应加热钎焊。
[0010] 本发明的有益效果:
[0011] (1)本发明的钎料中含有TiH2,在钎焊过程中能够利用实时释放的H2实现保护,避免钎料的氧化,最终实现大直径立方氮化硼砂轮的钎焊。
[0012] (2)本发明的工艺方法采用高熵合金作为结合剂,具有高温性能好,对立方氮化硼能够发生适量的界面反应,提高结合剂对立方氮化硼的把持力和高温性能。

实施方案

[0013] 实施例1:
[0014] 步骤一、采用材料45钢进行机加工制备直径500mm单层立方氮化硼砂轮的砂轮基体,并对砂轮基体除油除锈。
[0015] 步骤二、将金属粉Co、NiP、Cr、TiH2、Cu按一定比例组成混合粉末,采用高温熔化后实现合金化,惰性气体雾化制作钎料;其中各种原材料的纯度超过99.9%,按质量比取19%的Co粉、21%的NiP粉、18%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉,其中NiP中含P重量7-8%。
[0016] 步骤三、将9g/cm2压敏胶涂在钢基体表面,将立方氮化硼磨粒均匀粘结在砂轮基体表面,将钎料均匀撒在立方氮化硼和砂轮基体表面,去除未粘结的多余钎料,立方氮化硼粒度为120 180μm;~
[0017] 步骤四、采用感应加热,在惰性气体保护中加热至钎料熔化后进行钎焊,冷却后立方氮化硼磨粒钎焊固定于砂轮基体表面即为成品。钎焊温度为1070 1090℃,保温30秒,放~入沙坑中进行缓冷,即为成品;另外,设置充满惰性气体的气罩以实现惰性气体保护,保护气罩与惰性气体源连接,惰性气体采用Ar气。其感应加热电流的工作频率在1.8MHz之间,感应加热电流在28A 之间,进行感应加热钎焊。
[0018] 结果表明,采用该方法顺利实现了大直径立方氮化硼砂轮的制作,具有钎料熔化充分、对立方氮化硼润湿性好的特点,在钎缝中基本为固溶体的高熵合金,能够实现对强韧金属的高效磨削。
[0019] 实施例2:
[0020] 步骤一、采用材料65Mn钢进行机加工制作直径为150mm单层立方氮化硼砂轮的基体,并对其除油除锈。
[0021] 步骤二、将金属粉Co、NiP、Cr、TiH2、Cu按一定比例组成混合粉末,采用高温熔化后实现合金化,惰性气体雾化制作钎料;其中各种原材料的纯度超过99.9%,按质量比取20%的Co粉、20%的NiP粉、18%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉,其中NiP中含P重量7-8%。
[0022] 步骤三、将15g/cm2压敏胶涂在钢基体表面,将立方氮化硼磨粒均匀粘结在砂轮基体表面,将钎料均匀撒在立方氮化硼和砂轮基体表面,去除未粘结的多余钎料,立方氮化硼粒度为250 300μm;~
[0023] 步骤四、采用感应加热,在惰性气体保护中加热至钎料熔化后进行钎焊,冷却后立方氮化硼磨粒钎焊固定于砂轮基体表面即为成品。钎焊温度为1100 1140℃,保温60秒,放~入沙坑中进行缓冷,即为成品;另外,设置充满惰性气体的气罩以实现惰性气体保护,保护气罩与惰性气体源连接,惰性气体采用Ar气。其感应加热电流的工作频率在1.2MHz之间,感应加热电流在15A 之间,进行感应加热钎焊。
[0024] 结果表明,采用该方法同样可以顺利实现中等直径立方氮化硼砂轮的制作,具有钎料熔化充分、对立方氮化硼润湿性好的特点,在钎缝中基本为固溶体的高熵合金,能够实现对强韧金属的高效磨削。
[0025] 实施例3:
[0026] 步骤一、采用材料65Mn钢进行机加工制作直径150mm的单层立方氮化硼砂轮的砂轮基体,并对砂轮基体除油除锈。
[0027] 步骤二、将金属粉Co、NiP、Cr、TiH2、Cu按一定比例组成混合粉末,采用高温熔化后实现合金化,惰性气体雾化制作钎料;其中各种原材料的纯度超过99.9%,按质量比取21%的Co粉、21%的NiP粉、16%的Cr粉、21%的Cu粉、21%的TiH2粉,其中NiP中含P重量7-8%。
[0028] 步骤三、将12g/cm2压敏胶涂在钢基体表面,将立方氮化硼磨粒均匀粘结在砂轮基体表面,将钎料均匀撒在立方氮化硼和砂轮基体表面,去除未粘结的多余钎料,立方氮化硼粒度为220 260μm;~
[0029] 步骤四、采用感应加热,在惰性气体保护中加热至钎料熔化后进行钎焊,冷却后立方氮化硼磨粒钎焊固定于砂轮基体表面即为成品。钎焊温度为1070 1100℃,保温120秒,放~入沙坑中进行缓冷,即为成品;另外,设置充满惰性气体的气罩以实现惰性气体保护,保护气罩与惰性气体源连接,惰性气体采用Ar气。其感应加热电流的工作频率在1.5MHz之间,感应加热电流在12A 之间,进行感应加热钎焊。
[0030] 结果表明,采用该方法同样实现了小直径立方氮化硼砂轮的制作,具有钎料熔化充分、对立方氮化硼润湿性好的特点,在钎缝中基本为固溶体的高熵合金,能够实现对淬火钢的高效强力磨削。
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