本发明涉及精密加工，具体涉及一种高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法。
背景技术：
1、金刚石磨头是一种小型柄类金刚石磨具的统称，被广泛应用于蓝宝石、玻璃、碳化硅、硬质合金等硬脆材料的磨削加工。金刚石磨头按照结合剂的种类，主要分为金属结合剂金刚石磨头、树脂结合剂金刚石磨头和陶瓷结合剂金刚石磨头。金属金刚石磨具的优点是强度高、耐磨性好，适用于粗加工。树脂金刚石磨具弹性大、自锐性好，适用于精加工和超精加工。但是，树脂结合剂的粒径限制了树脂磨具中难以使用超细粒径的磨粒，导致其在超精密加工领域应用较少。陶瓷金刚石磨具，具有高强度、高锋利性等优点，在钨钢、蓝宝石和碳化硅等硬脆材料的超精密加工领域有着诸多应用。
2、目前，陶瓷金刚石磨头虽然具有硬度大、自锐性好等优点，但是，在陶瓷结合剂烧结温度较高的情况下，金刚石易发生石墨化，进而导致磨头的锋利度大幅度下降。在超精密加工领域中，陶瓷金刚石磨头的金刚石粒径通常在7μm以细，导致金刚石的石墨化温度降低。为了保证细粒度磨头的锋利性和强度，需要陶瓷结合剂具备较低的烧结温度和较高的强度。但是，结合剂烧结温度的降低会导致磨头的强度和硬度降低，进而导致磨头的使用寿命缩短。
3、如何在降低陶瓷结合剂的烧结温度、磨头中的金刚石不会发生石墨化的情况下，不会降低磨头的强度和硬度，提高磨头的锋利度和耐磨性，亟待解决。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法。
2、根据本发明的一个方面，提供一种高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法，该方法包括：按比例获取金刚石磨头的各组分，将金刚石磨头的各组分混合后进行第一球磨，得到磨头成形料，金刚石磨头的各组分至少包括陶瓷结合剂、金刚石微粉、纳米氧化铝、聚甲基丙烯酸甲酯微球、黄糊精、聚乙二醇和碳酸氢铵，陶瓷结合剂的各组分包括氧化锂、氧化硼、氧化硅、氧化铝、氧化钴、氧化锌和氟化钙；将成形料进行冷压成型后，得到磨头生胚；对磨头生胚进行烧结，得到磨头熟胚；将磨头熟胚与磨头基体进行粘接，并进行固化，得到金刚石磨头。
3、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，金刚石磨头包括的各个组分的质量份数为：陶瓷结合剂：10～40份、金刚石微粉：40～60份、纳米氧化铝：10～20份、聚甲基丙烯酸甲酯微球：1～10份、黄糊精：1～5份、聚乙二醇：5～10份，碳酸氢铵：1～3份。
4、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，陶瓷结合剂包括的各个组分的摩尔比为：氧化锂5％～25％mol、氧化硼20～30％mol、氧化硅10～20％mol、氧化铝1～10％mol、氧化钴1～5mol％、氧化锌1mol％～5mol％、氟化钙1mol％～5mol％。
5、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，还包括制备陶瓷结合剂的步骤：按比例将陶瓷结合剂的各组分进行第二球磨，得到粉状结合剂料；对粉状结合剂料进行熔炼，再进行淬水处理，得到玻璃料；将同等质量的玻璃料和水进行第二球磨，并基于第一烘干温度进行烘干，得到陶瓷结合剂。
6、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，按比例获取金刚石磨头的各组分，将金刚石磨头的各组分混合后进行第一球磨，得到磨头成形料，包括：按照预设比例获取各组分；将各组分中的金刚石微粉、陶瓷结合剂、纳米氧化铝进行混合，得到第一混合物；将第一混合物与一定比例的去离子水进行第一球磨，并在第一球磨后利用第二烘干温度进行烘干、过筛，得到第二混合物；向第二混合物加入聚甲基丙烯酸甲酯微球、黄糊精和聚乙二醇，得到磨头成形料。
7、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，将成形料进行冷压成型后，得到磨头生胚，包括：通过模具对成型料进行冷压成型，再进行脱模、烘干，得到磨头生坯。
8、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，通过模具对成型料进行冷压成型，包括：在模具中放置垫片，并进行第一加压处理，垫片的厚度为1mm，第一加压处理的压力为10～15mpa，保压时间10～20s；去除垫片，进行第二加压处理，第二加压处理的压力为20～30mpa，保压时间30～50s。
9、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，磨头生胚进行烧结，得到磨头熟胚，包括：将磨头生胚置于烧结炉中进行烧结，在烧结过程中，基于预定升温速率升温至烧结温度，并保温预定时长，得到磨头熟胚。
10、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，将磨头熟胚与磨头基体进行粘接，并进行固化包括：利用环氧树脂胶对磨头熟胚与磨头基体进行粘接。
11、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，还包括：通过修整工具，利用内外圆磨床，对金刚石磨头进行修整，其中，修整后的金刚石磨头的轴向跳动和径向跳动范围为0～20μm。
12、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，陶瓷结合剂的粒径为0.6μm-1.2μm，金刚石微粉的粒径为10000～20000目，纳米氧化铝的粒径为100～300nm，黄糊精的粒径为50～100μm，聚甲基丙烯酸甲酯微球的粒径为3～10μm，聚乙二醇的分子量为600g/mol。
13、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，将第一混合物与一定比例的去离子水进行第一球磨，包括：获取与第一混合物和去离子水形成的混料相同质量的研磨球；将研磨球和混料加入球磨罐中进行第一球磨。
14、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，去离子水的质量为第一混合物的30％。
15、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，第一球磨的时间为20～30min，转速500～800r/min。
16、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，第二烘干温度为150～200℃。
17、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，第二球磨的时间为10～12h，转速为500～800r/min。
18、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，第一烘干温度为100～120℃。
19、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，预定升温速率为3～5℃/min，烧结温度为620～700℃，预定时长为1～2h。
20、可选地，在根据本发明的高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法中，修整工具为800～1000目的金属烧结金刚石砂轮。
21、根据本发明的方案，提供一种高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法，该金刚石磨头的各组分至少包括陶瓷结合剂、金刚石微粉、纳米氧化铝、聚甲基丙烯酸甲酯微球、黄糊精、聚乙二醇和碳酸氢铵，其中，陶瓷结合剂的各组分包括氧化锂、氧化硼、氧化硅、氧化铝、氧化钴、氧化锌和氟化钙。该陶瓷结合剂具有连接强度高的特点，氧化锂、氧化硼的加入降低了结合剂的烧结温度，氧化硅和氧化铝的加入保证了结合剂的硬度和强度。同时，加入氟化钙、氧化钴、氧化锌提高了结合剂的流动性，提高了结合剂对金刚石的润湿性。
22、本发明以球形较好的聚甲基丙烯酸甲酯微球作为金刚石磨头的造孔剂。聚甲基丙烯酸甲酯微球在经过高温烧结时，会快速挥发掉，不会与陶瓷结合剂和金刚石发生化学反应，从而留下规则的孔洞结构。
23、本发明为了使金刚石磨头的组织结构更加均匀和致密，使用的湿法混料工艺，以可挥发的碳酸氢铵作为分散剂，可有效防止结合剂在水中的团聚现象。陶瓷结合剂和金刚石经过球磨后可有效均匀分散。使用纳米氧化铝粉末作为填充料，可有效提高磨头的硬度和强度，增加磨头的抛光性能，降低磨头因冷压形成的自然堆叠的气孔。
24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
1.一种高强度超细粒径金刚石磨头的制备方法，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述金刚石磨头包括的各个组分的质量份数为：
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述陶瓷结合剂包括的各个组分的摩尔比为：
4.如权利要求3所述的方法，其中，还包括制备所述陶瓷结合剂的步骤：
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述按比例获取金刚石磨头的各组分，将所述金刚石磨头的各组分混合后进行第一球磨，得到磨头成形料，包括：
6.如权利要求1所述的方法，其中，将所述成形料进行冷压成型后，得到磨头生胚，包括：
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过模具对所述成型料进行冷压成型，包括：
8.如权利要求1所述的方法，其中，对所述磨头生胚进行烧结，得到磨头熟胚，包括：
9.如权利要求1所述的方法，其中，将所述磨头熟胚与磨头基体进行粘接，并进行固化包括：
10.如权利要求1所述的方法，其中，还包括：
