超硬磨料砂轮的磨粒涂层

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在未涂层超硬磨料(金刚石和CBN)砂轮的应用中，存在三个日益突出的问题：磨粒把持力不足、磨粒保护不充分和磨粒与结合剂发生不良化学反应(采用金属和陶瓷结合剂的砂轮只存在后两个问题)。采用超硬磨粒涂层技术则有助于解决这三个问题，从而使砂轮的磨削性能得以提高。该技术就是在磨粒与结合剂材料结合并形成砂轮之前在超硬磨粒上涂覆金属基涂层。

　　磨粒涂层的主要目的是使磨粒更牢固地把持在结合剂中。把持力的实际提高程度取决于涂层的类型并与结合剂系统本身有关。例如，镍基涂层通常应用于树脂结合剂砂轮的超硬磨粒，它可通过增加涂层磨粒与结合剂之间的表面积来增强把持力，从而增大二者之间的机械附着力，这有助于防止磨粒过早地从结合剂中剥落，从而能延长砂轮的使用寿命。

　　树脂结合剂砂轮的磨粒涂层

　　超硬磨粒涂层在树脂结合剂砂轮上应用最为普遍，而镍和铜是首选使用的涂层材料。镍是最常用的涂层材料，因为它价格相对低廉且易于涂覆。铜涂层一般应用于干式磨削加工，因为它具有很好的磨削区散热作用。

　　涂层厚度取决于涂层材料。铜涂层通常占涂层磨粒总重量的50；镍涂层则占涂层磨粒总重量的30、56或60。“涂层占总重量30时对金刚石磨粒的把持力当然不如占56时，但其产生的热量更少，”GeneralIndustrialDiamond公司(位于新泽西州的Whippany)的技术副总裁RichardAndrews说。“显然，含量56的镍涂层具有更强的磨粒把持力(把持时间更长)，但它产生的热量也更多。因此，这是一个寻求平衡的问题。”

　　银也可以用作树脂结合剂砂轮的磨粒涂层，尽管它价格昂贵，但具有砂轮需要的润滑性能。“银涂层超硬砂轮主要用于磨削硬质合金钻头的螺旋槽，”DiamondInnovations公司(位于俄亥俄州的Worthington)的高级研发工程师TimSmith说。

　　最新研发的一种镍涂层具有由许多尖峰组成的表面形态。这些尖峰大大增加了涂层磨粒与结合剂之间的表面积，从而使磨粒把持力和磨削性能都得到显著提高。

　　金属与陶瓷结合剂砂轮的磨粒涂层

　　在树脂结合剂砂轮大量使用磨粒涂层的同时，一些金属结合剂砂轮也使用了磨粒涂层。“大约80的涂层用于树脂结合剂砂轮，其余的用于金属结合剂砂轮，”DiamondAbrasives公司(位于纽约)的技术支持经理GabreilDontu介绍说。

　　用于金属结合剂砂轮的涂层为金属-碳化物基涂层——这意味着碳化物是在涂层沉积过程中形成的。最常见的涂层材料是碳化钛和碳化铬。“这些涂层在增强磨粒把持力上表现极佳，因为在磨粒/涂层界面上形成了化学键，而在涂层/结合剂界面上形成了金属键。”Smith说。

　　如上所述，除了增强磨粒把持力外，涂层还可提供其它好处。金属-碳化物基涂层还能保护金刚石磨粒免受砂轮制造过程中可能出现的磨粒与结合剂发生不良反应的影响。由于加工金属结合剂金属粉末的工艺温度远比加工树脂结合剂的工艺温度高得多，在高温下，结合剂中的某些元素会浸蚀金刚石磨粒，使磨粒变得脆弱，并最终降低砂轮的寿命和磨削性能。“比如说，铁能浸蚀未涂层的金刚石，在表面形成Fe3C，”Smith说，“这样就容易使金刚石磨粒发生逆变或石墨化，而涂层有助于保护磨粒免受这种剥蚀作用。”

　　金属结合剂砂轮取得的另一项进展是采用碳化硅涂层(称作Si2)，它的主要作用是允许砂轮制造商在结合剂里使用高比例的铁，加工出的砂轮在高温下也不会发生磨粒剥蚀现象。“你可以在100的铁基结合剂中利用Si2涂层保护金刚石磨粒，”Smith说，“与很多传统的结合剂材料——如使用成本昂贵且对环境有害的钴——相比，这是一个更为经济的选择。”

　　用于陶瓷结合剂砂轮中的超硬磨粒涂层