含釩和鋯元素的珩磨油石及其製備方法與流程
2023-06-29 21:55:16
本發明涉及精密機械加工技術領域，尤其是涉及一種含釩和鋯元素的珩磨油石及其製備方法。
背景技術：
珩磨，又稱鏜磨，是指使用鑲嵌在珩磨頭上的珩磨油石在低的切削速度下對工件表面進行光整加工的方法，是磨削加工的一種特殊形式，主要加工直徑5～500毫米甚至更大的各種圓柱孔，孔深與孔徑之比可達10或更大。在一定條件下，也可加工平面、外圓面、球面、齒面等。珩磨加工作為一種提高內孔表面加工精度及降低表面粗糙度的精加工方法，不僅能去除較大的加工餘量，而且能提高尺寸精度、幾何形狀精度和降低表面粗糙度，被廣泛地應用於汽車、航空、石油機械、工程機械及軍事工業等行業中的孔類零件的精加工工序。
珩磨油石作為影響珩磨內孔表面質量及珩磨效率的主要因素之一，其磨料的特性及組成對油石的磨削性能都會產生最直接的影響。現有技術中由單一磨料組成的珩磨油石，由於其單一的磨削特性，對一些難加工材料(如生鐵等)，其磨削效果並不很理想，使用上有一定的局限性。雖然國外進口的多元素混合式珩磨油石能達到很好的磨削加工效果，但其使用壽命短，價格高昂，也限制了其的使用。
因此，研究開發出一種具有磨削鋒利，磨削效率和質量高，磨削時間短，使用壽命長、自銳性優、製備簡便等優點的珩磨油石，用以代替傳統單一磨料和國外進口的珩磨油石，對於我國精密機械加工技術領域具有現實與必要的意義。
有鑑於此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在於提供一種含釩和鋯元素的珩磨油石，該含釩和鋯元素的珩磨油石具有磨削鋒利、磨削質量高、磨削速度快、使用壽命長和自銳性優的優點。
本發明的第二目的在於提供一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，該製備方法具有工藝簡單和加工成本低的優點。
本發明的第三目的在於提供一種含釩和鋯元素的珩磨油石的應用，該珩磨油石應用於汽車機械、航空機械、石油機械及工程機械的孔類零件精加工工序中，具有加工效率高和加工質量高的優點。
本發明提供的一種含釩和鋯元素的珩磨油石，上述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩1～10％、鋯1～8％、銅30～60％、銀1～6％、鋁1～10％、鋅1～6％、錫5～20％、鐵5～20％、鎳1～10％、鈷1～10％、鉛1～9％、粘結劑1～5％和超硬材料5％～20％，上述原料重量百分比之和等於100％。
進一步的，上述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩2～8％、鋯2～6％、銅35～50％、銀2～5％、鋁2～8％、鋅2～5％、錫8～18％、鐵8～18％、鎳2～8％、鈷2～8％、鉛2～7％、粘結劑2～4％和超硬材料8％～18％，上述原料重量百分比之和等於100％；
優選地，上述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩4％、鋯4％、銅43％、銀3％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、粘結劑3％和超硬材料10％。
進一步的，上述原料釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷和鉛均獨立地為純度大於或等於99％的粒度為80～1000目的顆粒。
進一步的，上述粘結劑為蠟基粘結劑、油基粘結劑或聚醛基粘結劑中的一種或幾種的混合。
進一步的，上述超硬材料為人造金剛石、立方氮化硼、碳化硼或碳化矽中的一種或幾種的混合。
進一步的，上述超硬材料的粒度為80～1000目。
本發明提供的一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後壓制，然後對壓制後的混合物燒結即得到上述含釩和鋯元素的珩磨油石。
進一步的，上述壓制為在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-2～1×10-6Pa，壓制溫度為400～600℃，壓制時間為5～12min，壓制壓力為40～120MPa。
進一步的，上述燒結的燒結溫度為550～800℃，燒結時間為5～12min。
本發明提供的一種含釩和鋯元素的珩磨油石的應用，將上述的含釩和鋯元素的珩磨油石應用於汽車機械、航空機械、石油機械及工程機械的孔類零件精加工工序中。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
本發明提供的一種含釩和鋯元素的珩磨油石，是一種由多組分複合材料組成的珩磨油石，其由釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷和鉛等金屬元素以及粘結劑和超硬材料組成，相比於由單一磨料組成的珩磨油石，本發明由多種金屬元素和超硬材料組成的珩磨油石，其磨削效率和質量高，且磨削鋒利，磨削時間短，使用壽命長。
此外，本發明提供的珩磨油石中特別加入了釩和鋯兩種元素，其中，釩有金屬「維生素」之稱，本發明珩磨油石加入1～10％的釩之後，可以細化珩磨油石的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加金屬的強度、韌性和耐磨性的效果，達到了使珩磨油石結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，並可以在高溫高壓下提高珩磨油石抗氫腐蝕能力，延長珩磨油石的使用壽命；
本發明珩磨油石加入1～8％的鋯之後，由於鋯加入到金屬中具有強有力的脫氧、除氮、去硫的作用，將鋯應用於本發明珩磨油石中，可以很好的提高本發明珩磨油石的硬度、強度和耐高溫型，製備出的珩磨油石又輕又耐高溫，強度和壽命可達到普通珩磨油石的數倍以上。
同時，釩和鋯兩種元素同時加入到本發明珩磨油石中，兩者可以相互促進，共同提高珩磨油石的性能。釩可以使珩磨油石的結構變得更為緊密，從而增加了珩磨油石的強度、韌性和耐磨性；鋯元素具有強有力的脫氧、除氮、去硫的作用，可以提高耐高溫的性能，並減輕其重量。因此，由釩和鋯兩種元素和其他元素復配得到的珩磨油石，其結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，製備出的珩磨油石自銳性優、磨削鋒利、磨削質量高、磨削速度快、又輕又耐高溫，進而延長了珩磨油石的使用壽命。
本發明提供的含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法工藝流程簡單，只需將各原料混合均勻後，進行壓制，隨後進行燒結即可製得含釩和鋯元素的珩磨油石。本發明含釩和鋯元素的珩磨油石的製備過程步驟少，製備時不需要特殊的設備，進而達到了製備所需時間短，加工成本低的效果，其價格明顯低於國外進口的珩磨油石。
本發明提供的含釩和鋯元素的珩磨油石的應用，將該珩磨油石應用於汽車機械、航空機械、石油機械及工程機械的孔類零件精加工工序中，由於該珩磨油石磨削鋒利、磨削速度快，因此在上述各孔類零件的精加工工序中具有加工效率高和加工質量高的優點。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
根據本發明的一個方面，一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩1～10％、鋯1～8％、銅30～60％、銀1～6％、鋁1～10％、鋅1～6％、錫5～20％、鐵5～20％、鎳1～10％、鈷1～10％、鉛1～9％、粘結劑1～5％和超硬材料5％～20％，所述原料重量百分比之和等於100％。
本發明含釩和鋯元素的珩磨油石中各原料的作用為：
釩有金屬「維生素」之稱，本發明珩磨油石加入1～10％的釩之後，就能使金屬的彈性、強度大增，抗磨損和抗爆裂性極好，既耐高溫又抗奇寒。將釩應用於本發明珩磨油石中，可以細化珩磨油石的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加鋼的強度、韌性和耐磨性的效果，達到了使珩磨油石結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，並可以在高溫高壓下提高珩磨油石抗氫腐蝕能力，延長珩磨油石的使用壽命。
此外，本發明珩磨油石中釩元素和鋯元素兩者可以相互促進，共同提高珩磨油石的性能，復配得到的珩磨油石結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好。
本發明中，按重量百分比計，釩的典型但非限定性的含量為：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
鋯加入到金屬中具有強有力的脫氧、除氮、去硫的作用。金屬中只要加入少量的鋯，硬度和強度就會驚人地提高，同時使其熔點大大的提高。將鋯應用於本發明珩磨油石中，可以很好的提高本發明珩磨油石的硬度、強度和耐高溫型，製備出的珩磨油石又輕又耐高溫，強度和壽命可達到普通珩磨油石的數倍以上。
本發明中，按重量百分比計，鋯的典型但非限定性的含量為：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
銅是一種過渡元素，延展性好、耐用性強，可以多次回收而無損其機械性能。
本發明中，按重量百分比計，銅的典型但非限定性的含量為：30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％或60％。
銀是一種重要的貴金屬，物理性質穩定，延展性好。
本發明中，按重量百分比計，銀的典型但非限定性的含量為：1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％或6％。
鋁是一種銀白色輕金屬，有延展性。
本發明中，按重量百分比計，鋁的典型但非限定性的含量為：1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％。
鋅是一種淺灰色的過渡金屬，室溫下較脆。
本發明中，按重量百分比計，鋅的典型但非限定性的含量為：1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％或6％。
錫是一種略帶藍色的白色光澤的低熔點的金屬元素，柔軟，易彎曲，在常溫下富有展性。
本發明中，按重量百分比計，錫的典型但非限定性的含量為：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
鐵是一種生活中應用較為廣泛的金屬，具有良好的延展性。
本發明中，按重量百分比計，鐵的典型但非限定性的含量為：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
鎳是一種近似銀白色、硬而有延展性並具有鐵磁性的金屬元素，它能夠高度磨光和抗腐蝕。
本發明中，按重量百分比計，鎳的典型但非限定性的含量為：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
鈷是銀白色的鐵磁性金屬，表面呈銀白略帶淡粉色，比較硬而脆。
本發明中，按重量百分比計，鈷的典型但非限定性的含量為：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
鉛是柔軟和延展性強的一種弱金屬。
本發明中，按重量百分比計，鉛的典型但非限定性的含量為：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。
粘結劑是為了提高壓坯的強度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在燒結前或燒結過程中除掉的物質，是磨料和基體之間粘結強度的保證。
本發明中，按重量百分比計，粘結劑的典型但非限定性的含量為：1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％或5％。
超硬材料是指硬度可與金剛石相比擬的材料，適用於製造其他材料的工具，特別是在加工硬質材料方面，具有無可比擬的優越性。
本發明中，按重量百分比計，超硬材料的典型但非限定性的含量為：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
本發明提供的一種含釩和鋯元素的珩磨油石，是一種有多組分複合材料組成的珩磨油石，其由釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷、鉛等金屬元素以及粘結劑和超硬材料組成，相比於現有技術中由單一磨料組成的珩磨油石，本發明有多種金屬元素和超硬材料組成的珩磨油石，其磨削效率和磨削質量高，且磨削鋒利，磨削時間短，使用壽命長。
此外，本發明珩磨油石中特別加入了釩和鋯兩種元素，其中，釩有金屬「維生素」之稱，本發明珩磨油石加入1～10％的釩之後，可以細化珩磨油石的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加金屬的強度、韌性和耐磨性的效果，達到了使珩磨油石結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，並可以在高溫高壓下提高珩磨油石抗氫腐蝕能力，延長珩磨油石的使用壽命；
本發明珩磨油石加入1～8％的鋯之後，由於鋯加入到金屬中具有強有力的脫氧、除氮、去硫的作用，將鋯應用於本發明珩磨油石中，可以很好的提高本發明珩磨油石的硬度、強度和耐高溫型，製備出的珩磨油石又輕又耐高溫，強度和壽命可達到普通珩磨油石的數倍以上。
同時，釩和鋯兩種元素同時加入到本發明珩磨油石中，兩者可以相互促進，共同提高珩磨油石的性能。釩可以使珩磨油石的結構變得更為緊密，從而增加了珩磨油石的強度、韌性和耐磨性；鋯元素具有強有力的脫氧、除氮、去硫的作用，可以提高耐高溫的性能，並減輕其重量。因此，由釩和鋯兩種元素和其他元素復配得到的珩磨油石，其結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，製備出的珩磨油石自銳性優、磨削鋒利、磨削質量高、磨削速度快、又輕又耐高溫，進而延長了珩磨油石的使用壽命。
在本發明的一種優選實施方式中，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩2～8％、鋯2～6％、銅35～50％、銀2～5％、鋁2～8％、鋅2～5％、錫8～18％、鐵8～18％、鎳2～8％、鈷2～8％、鉛2～7％、粘結劑2～4％和超硬材料8％～18％，所述原料重量百分比之和等於100％；
優選地，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩4％、鋯4％、銅43％、銀3％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、粘結劑3％和超硬材料10％。
在本發明的一種優選實施方式中，所述原料釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷和鉛均獨立地為純度大於或等於99％的粒度為80～1000目的顆粒。
在上述優選的實施方式中，純度大於或等於99％的釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷及鉛的雜質含量少，所製備出的珩磨油石的磨削性能更優。
在上述優選的實施方式中，所述原料釩、鋯、銅、銀、鋁、鋅、錫、鐵、鎳、鈷和鉛均為粒度為80～1000目的顆粒，與之相對應的超硬材料的粒徑為180μm-13μm，小粒徑的超硬材料的比表面積大，同樣體積的情況下在上述珩磨油石中的分布更加廣泛，因此能夠充分發揮其本身的高硬度和高耐磨性，進而提高上述珩磨油石的磨削性能。
在本發明的一種優選實施方式中，所述粘結劑為蠟基粘結劑、油基粘結劑或聚醛基粘結劑中的一種或幾種的混合。
在上述優選的實施方式中，蠟基粘結劑是指以蠟為主要原料，並與有機添加劑混合而成的一種粘結劑，具有增加上述含釩和鋯元素的珩磨油石表面光潔度、強度和耐磨度的優點；所述蠟基粘結劑的主要原料優選為石蠟。
在上述優選的實施方式中，油基粘結劑是指以油為主要原料，並與有機添加劑混合而成的一種粘結劑，具有增加上述含釩和鋯元素的珩磨油石的表面光亮度、強度和耐磨度的優點；所述油基粘結劑的主要原料優選為矽油。
在上述優選的實施方式中，聚醛基粘結劑是指以聚甲醛為主要原料，並與有機添加劑混合而成的一種粘結劑，具有增加上述含釩和鋯元素的珩磨油石的表面光亮度、光潔度、強度和耐磨度的優點。
在上述優選的實施方式中，所述粘結劑可以是上述幾種粘合劑的混合，例如，油加蠟基粘結劑是指以蠟和油為主要原料，並與有機添加劑混合而成的一種粘結劑，具有增加上述含釩和鋯元素的珩磨油石的表面光亮度、光潔度、強度和耐磨度的優點；所述油加蠟基粘結劑的主要原料優選為石蠟和矽油的混合。
在本發明的一種優選實施方式中，所述超硬材料為人造金剛石、立方氮化硼、碳化硼或碳化矽中的一種或幾種的混合。
本發明中，金剛石是一種由純碳組成的礦物，也是自然界中最堅硬的物質，人造金剛石是的雜質含量比天然金剛石的少，並且其硬度能夠超過天然金剛石，非常適合作為耐磨材料。
本發明中，立方氮化硼是指立方結構的氮化硼，其硬度超過金剛石單晶，適合用作磨料。
本發明中，碳化硼，別名黑鑽石，具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。
本發明中，碳化矽是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化矽時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成的，化學性能穩定、熱膨脹係數小、耐磨性能好。
在上述優選實施方式中，所述超硬材料的粒度為80～1000目。
本發明中，上述超硬材料的粒度為80～1000目，與之相對應的超硬材料的粒徑為180μm-13μm，小粒徑的超硬材料的比表面積大，同樣體積的情況下在上述珩磨油石中的分布更加廣泛，因此能夠充分發揮其本身的高硬度和高耐磨性，進而提高上述珩磨油石的磨削性能。
根據本發明的一個方面，一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後壓制，然後對壓制後的混合物燒結即得到所述含釩和鋯元素的珩磨油石。
本發明中，上述含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法工藝簡單，只需將各原料混合均勻後，進行壓制，隨後進行燒結即可製得含釩和鋯元素的珩磨油石。本發明含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法簡單，製備過程步驟少，加工成本低，不需要特殊的設備，製備所需時間短。
在本發明的一種優選實施方式中，所述壓制為在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-2～1×10-6Pa，壓制溫度為400～600℃，壓制時間為5～12min，壓制壓力為40～120MPa。
本發明中，上述真空度的典型但非限定性的為：1×10-2Pa、1×10-3Pa、1×10-4Pa、1×10-5Pa或1×10-6Pa；
本發明中，上述壓制溫度的典型但非限定性的為：550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
本發明中，上述壓制時間的典型但非限定性的為：4min、5min、6min、7min或8min。
本發明中，上述壓制壓力的典型但非限定性的為：40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa或120MPa。
上述的優選實施方式中，在真空環境下進行壓制是指在真空狀態下壓制的一種壓制方法，由於壓制是在較短的時間內完成的物料的定型，很容易造成氣體的捲入而影響定型件的質量，而真空壓制能夠消除或減少定型件內部的氣孔，使得定型件的力學性能和表面質量得到提高。
在本發明的一種優選實施方式中，所述燒結的燒結溫度為550～800℃，燒結時間為5～12min。
根據本發明的一個方面，一種含釩和鋯元素的珩磨油石的應用，將上述珩磨油石廣泛地應用於汽車機械、航空機械、石油機械及工程機械的孔類零件精加工工序中。
在本發明的一種優選實施方式中，上述珩磨油石應用於汽車機械、航空機械、石油機械和工程機械的內孔加工工序中。
本發明中，由於該含釩和鋯元素的珩磨油石磨削鋒利、磨削速度快，因此在上述各齒輪的內孔加工中具有加工效率高和加工質量高的優點。
實施例1
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩5％、鋯8％、銅42％、銀2％、鋁3％、鋅2％、錫6％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、石蠟3％和人造金剛石10％。
實施例2
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩10％、鋯4％、銅40％、銀3％、鋁2％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、聚甲醛4％和立方氮化硼8％。
實施例3
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩1％、鋯4％、銅45％、銀4％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、矽油3％和人造金剛石10％。
實施例4
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩8％、鋯2％、銅40％、銀3％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、聚甲醛4％和碳化硼10％。
實施例5
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩4％、鋯4％、銅43％、銀3％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、粘結劑3％和超硬材料10％，其中，
所述粘結劑由以下重量百分比的原料組成：石蠟20％、矽油30％和聚甲醛50％；
所述超硬材料由以下重量百分比的原料組成：碳化矽30％、立方氮化硼50％和人造金剛石20％。
實施例6
一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：
(1)、原料混合：按實施例1所述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量份數稱取原料，隨後將原料混合均勻；
(2)、成型壓制：將上述步驟(1)混合均勻的原料根據成型的需要，在真空度為1×10-2Pa的真空環境下進行壓制，壓制溫度為550℃，壓制時間為4min，壓制壓力為45Mpa，製得壓製成型的油石；
(3)、燒結製備：將上述步驟(2)壓製成型的油石在550℃下燒制5min，製得含釩和鋯元素的珩磨油石。
實施例7
一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：
(1)、原料混合：按實施例2所述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量份數稱取原料，隨後將原料混合均勻；
(2)、成型壓制：將上述步驟(1)混合均勻的原料根據成型的需要，在真空度為1×10-3Pa的真空環境下進行壓制，壓制溫度為600℃，壓制時間為5min，壓制壓力為100Mpa，製得壓製成型的油石；
(3)、燒結製備：將上述步驟(2)壓製成型的油石在700℃下燒制6min，製得含釩和鋯元素的珩磨油石。
實施例8
一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：
(1)、原料混合：按實施例3所述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量份數稱取原料，隨後將原料混合均勻；
(2)、成型壓制：將上述步驟(1)混合均勻的原料根據成型的需要，在真空度為1×10-6Pa的真空環境下進行壓制，壓制溫度為800℃，壓制時間為8min，壓制壓力為120Mpa，製得壓製成型的油石；
(3)、燒結製備：將上述步驟(2)壓製成型的油石在800℃下燒制5min，製得含釩和鋯元素的珩磨油石。
實施例9
一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：
(1)、原料混合：按實施例4所述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量份數稱取原料，隨後將原料混合均勻；
(2)、成型壓制：將上述步驟(1)混合均勻的原料根據成型的需要，在真空度為1×10-4Pa的真空環境下進行壓制，壓制溫度為720℃，壓制時間為6min，壓制壓力為60Mpa，製得壓製成型的油石；
(3)、燒結製備：將上述步驟(2)壓製成型的油石在720℃下燒制10min，製得含釩和鋯元素的珩磨油石。
實施例10
一種含釩和鋯元素的珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：
(1)、原料混合：按實施例5所述的含釩和鋯元素的珩磨油石的重量份數稱取原料，隨後將原料混合均勻；
(2)、成型壓制：將上述步驟(1)混合均勻的原料根據成型的需要，在真空度為1×10-4Pa的真空環境下進行壓制，壓制溫度為650℃，壓制時間為6min，壓制壓力為80Mpa，製得壓製成型的油石；
(3)、燒結製備：將上述步驟(2)壓製成型的油石在650℃下燒制8min，製得含釩和鋯元素的珩磨油石。
對比例1
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：銅50％、銀3％、鋁4％、鋅3％、錫7％、鐵9％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、石蠟3％和人造金剛石10％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例2
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩5％、銅45％、銀4％、鋁4％、鋅4％、錫6％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、石蠟3％和人造金剛石10％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例3
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩0.5％、鋯4％、銅45％、銀4.5％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、矽油3％和人造金剛石10％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例4
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩11％、鋯4％、銅40％、銀6％、鋁4％、鋅3％、錫6％、鐵6％、鎳4％、鈷3％、鉛2％、矽油3％和人造金剛石8％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例5
一種含釩和鋯元素的珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：鋯8％、銅47％、銀2％、鋁3％、鋅2％、錫6％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、石蠟3％和人造金剛石10％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例6
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩4％、鋯0.5％、銅45％、銀4.5％、鋁4％、鋅2％、錫8％、鐵8％、鎳4％、鈷4％、鉛3％、矽油3％和人造金剛石10％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例7
一種珩磨油石，所述珩磨油石主要由以下重量百分比的原料組成：釩4％、鋯9％、銅40％、銀7％、鋁4％、鋅3％、錫7％、鐵6％、鎳4％、鈷3％、鉛2％、矽油3％和人造金剛石8％。
上述珩磨油石的製備方法，包括以下步驟：按上述珩磨油石的重量百分比稱取各原料，各原料混合均勻後在真空環境下進行壓制，壓制真空度為1×10-3Pa，壓制溫度為500℃，壓制時間為8min，壓制壓力為80MPa，然後對壓制後的混合物在650℃下燒制8min，即得到所述的珩磨油石。
對比例8
市售國產上海鴻寧精密機械有限公司生產的珩磨油石。
對比例9
市售進口德國BOSCH品牌的珩磨油石。
對比例10
本實施例提供以下金屬原料：30wt％的銅，5％wt的銀，4％wt的鋁，3％wt的鋅，15％wt的錫，15wt％的鐵，6wt％的鎳，10％wt的鈷，5％wt的鉛。將銅、銀、鋁、鋅、錫、鈷、鉛、粘結劑和人造金剛石加入混料機進行混料，充分混合後將混合物裝入模具進行真空壓制，真空度為1x10-2～1x10-6Pa，壓制溫度為550℃，壓制時間為7分鐘，壓制壓力為60MPa；將壓制後的混合物進行燒結，燒結溫度為680℃，在保溫8分鐘後得到混合式超硬磨料珩磨油石。
效果例1
為表明本發明含釩和鋯元素的珩磨油石，相比於現有技術中的珩磨油石具有自銳性優、磨削鋒利、磨削質量高、磨削速度快、耐高溫以及使用壽命長等優點，特選取本發明實施例6～10和對比例1～9的珩磨油石，分別對質量、體積和硬度均相同的，厚度為3釐米的錳鋼和生鐵重複進行10毫米的圓柱孔切削珩磨打孔試驗，對珩磨效率、磨削後工件表面光整度、達到加工精度的連續打孔數進行統計，統計結果如表1和表2所示：
表1：對錳鋼進行10毫米的圓柱孔切削珩磨打孔試驗統計結果如下：
由上述表1可知，本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石在珩磨效率、磨削後錳鋼表面光整度以及達到加工精度的連續打孔數方面明顯優於對比例1～9中的珩磨油石，其中，
與對比例1不含釩和鋯元素的珩磨油石相比，對比例1油石的珩磨效率僅為0.02毫米/30秒，表面有少量毛刺，達到加工精度的連續打孔數僅為7800個左右，各方面的性能明顯低於本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石；
與對比例2不含鋯元素的珩磨油石相比，對比例1油石的珩磨效率僅為0.03毫米/30秒，4達到加工精度的連續打孔數僅為8500個左右，其在珩磨效率和使用壽命方面的性能明顯低於本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石；
與對比例5不含釩元素的珩磨油石相比，對比例1油石的珩磨效率僅為0.03毫米/30秒，達到加工精度的連續打孔數僅為8300個左右，其在珩磨效率和使用壽命方面的性能明顯低於本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石；
由上述對比分析可知，釩和鋯兩種元素同時加入到本發明珩磨油石中，兩者可以相互促進，共同提高珩磨油石的性能，比單獨加入釩元素或鋯元素製得的珩磨油石在珩磨效率、磨削後工件表面光整度、使用壽命上有更好的性能表現。
本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石與對比例3釩元素含量為0.5％的珩磨油石和對比例4釩元素含量為11％的珩磨油石進行試驗對比可知，當對比例3珩磨油石中釩元素含量小於1％時，珩磨油石達不到相應的效果，其珩磨效率僅為0.03毫米/30秒，達到加工精度的連續打孔數僅為8700個左右，對比例4珩磨油石中釩元素含量大於10％時，其達到的效果與本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石基本相同。因此，出於經濟型考慮當本發明珩磨油石中釩元素含量在1～10％時，本發明珩磨油石可以到達非常好的效果，即珩磨效率為0.05毫米/30秒，表面光滑整潔，無毛刺，達到加工精度的連續打孔數為10000個左右。
本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石與對比例6鋯元素含量為0.5％的珩磨油石和對比例7鋯元素含量為9％的珩磨油石進行試驗對比可知，當對比例6珩磨油石中鋯元素含量小於1％時，珩磨油石達不到相應的效果，其珩磨效率僅為0.03毫米/30秒，達到加工精度的連續打孔數僅為8600個左右，對比例7珩磨油石中鋯元素含量大於9％時，其達到的效果與本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石基本相同。因此，出於經濟型考慮當本發明珩磨油石中鋯元素含量在1～8％時，本發明珩磨油石可以到達非常好的效果，即珩磨效率為0.05毫米/30秒，表面光滑整潔，無毛刺，達到加工精度的連續打孔數為10000個左右。
本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石與對比例8國產珩磨油石相比，其各項性能均優於國產珩磨油石。
本發明實施例6～10提供的含釩和鋯元素的珩磨油石在珩磨效率、磨削後錳鋼表面光整度方面均達到了對比例9進口珩磨油石的水平，在使用壽命方面，即達到加工精度的連續打孔數方面明顯優於對比例9的進口珩磨油石，本發明珩磨油石平均連續打孔10000個後，依然能夠達到相應的加工精度，而對比例9的進口珩磨油石在連續打孔9100後，即出現了加工精度不準確的問題。
表2：對生鐵進行10毫米的圓柱孔切削珩磨打孔試驗統計結果如下：
由上述表2可知，由於生鐵質地堅硬耐磨，一般的珩磨油石很難在生鐵表面進行珩磨加工。上述對比例1和對比例10中不含釩和鋯元素的珩磨油石在珩磨打孔試驗中，珩磨油石接觸生鐵後出現嚴重磨損，對生鐵無法進行加工；上述對比例2中不含鋯元素的珩磨油石和對比例5中不含釩元素的珩磨油石，對生鐵進行珩磨打孔試驗，珩磨效率僅為0.02毫米/30秒，磨削後生鐵表面略粗糙，有少量毛刺，而且在連續打孔500個左右時，就無法保證相應的加工精度了；對比例8中的國產珩磨油石，對生鐵進行珩磨打孔試驗，珩磨效率僅為0.01毫米/30秒，磨削後生鐵表面粗糙，有大量毛刺，而且在保證精度的前提下只能連續打孔350個左右；對比例9中的進口珩磨油石，雖在整體效果上略好於上述對比例的珩磨油石，但與本發明提供的含釩和鋯元素的珩磨油石還有一定的差距，特別是在使用壽命上，對比例9的珩磨油石在保證精度的情況下連續打孔數為6000個左右，而本發明含釩和鋯元素的珩磨油石在保證精度的情況下連續打孔數為10000個左右。
效果評價
綜合上述分析可知，本發明提供的含釩和鋯元素的珩磨油石，與現有技術中由單一磨料組成的珩磨油石和國外進口的多元素混合式珩磨油石相比，具有磨削鋒利，磨削效率和質量高，磨削時間短，使用壽命長、自銳性優、製備簡便等優點，特別是加入了釩和鋯兩種元素後，兩種元素可以相互促進，共同提高珩磨油石的性能，比單獨加入釩元素或鋯元素製得的珩磨油石在珩磨效率、磨削後工件表面光整度、使用壽命上有更好的性能表現。本發明含釩和鋯元素的珩磨油石與現有技術的珩磨油石相比，本發明含釩和鋯元素的珩磨油石結構更為緊密，韌性、彈性與機械強度更高，抗磨損和抗爆裂性更好，對一些難加工材料(例如生鐵)，具有非常好的加工效果。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。