一种纳米结合超硬微粉堆积磨料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，属于超硬材料和超精密磨削加工领域，具体过程为：配制SiO

Nano bonded superfine powder accumulation abrasive and preparation method thereof

The invention discloses a method for preparing nanometer combined superhard powder accumulation abrasive, belonging to the field of superhard material and ultra precision grinding processing, and the concrete process is as follows: preparing SiO;

【技术实现步骤摘要】
一种纳米结合超硬微粉堆积磨料及其制备方法
本专利技术属于超硬材料和超精密磨削加工领域，特别是涉及一种纳米结合超硬微粉堆积磨料及其制备方法。
技术介绍
堆积磨料是由细粒度磨料通过粘结剂黏结起来的结块，相对于大颗粒磨料其在加工过程中，表现出使用寿命长、自锐性高、磨削效率高、切削力均衡等优点，因此，堆积磨料越来越受到磨具生产厂家的重视。超硬微粉是指颗粒度细于36/54μm的金刚石或立方氮化硼颗粒，有单晶和多晶等不同形式。为了满足客户需求，人们通常需要对超硬材料进行粒度分级，而较大粒度的一般通过破碎分选的方法获取需要的产品；也有不少直接生长超硬微粉的，通常为多晶形式。大的可以破碎，非常小的如粒径小于0.5μm的应用十分广泛，但是对于处于0.5～2μm范围内的亚超细粉体的应用则是比较少的。现有的堆积磨料通常在较大粒度范围内，对于超细粒度超硬粉体堆积磨料的报道还比较少，另外多数堆积磨料需要高温处理过程，存在超硬粉体氧化变质的风险。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术利用纳米陶瓷结合剂进行粒度再造，提供了一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法。具体的，本专利技术提供的纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，具体按照如下步骤实施：S1：超硬粉体表面纳米包覆处理S11：按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸或稀盐酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO2溶胶；S12：在超声和机械搅拌条件下，向SiO2溶胶中加入超硬粉体，持续搅拌1～3h，然后自然沉降，经过滤和洗涤，在80～120℃干燥1～3h，得到表面氧化硅处理的超硬微粉；S2：按照S11的方法配制SiO2溶胶，在机械搅拌条件下，向配制的SiO2溶胶中缓慢加入硝酸钠溶液或硝酸钾溶液或硝酸钠和硝酸钾的混合溶液、以及硝酸铝溶液和硼酸溶液，调节pH值至7.2～8.2，继续搅拌0.5～2h，得到纳米陶瓷溶胶；当加入的是硝酸钠溶液或硝酸钾溶液时，溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸钠或硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；当加入的是硝酸钠和硝酸钾的混合溶液时，混合溶液浓度为0.5～2mol/L，混合溶液中硝酸钠和硝酸钾的摩尔比为1～2：1～2，硝酸钠和硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；硝酸铝溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸铝与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：2～3；硼酸溶液浓度为0.5～2mol/L，硼酸与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：1.5～2；S3：将表面氧化硅处理的超硬微粉置入三维混料机，在搅拌状态下首先加入聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液加入量为三维混料机中表面氧化硅处理的超硬微粉质量的1～3％，然后缓慢加入所述纳米陶瓷溶胶，控制纳米陶瓷溶胶中的SiO2与表面氧化硅处理的超硬微粉的质量比在0.5～3：100，然后混料2～5h，老化5～10h后，在100～150℃下干燥3～5h；S4：将S3处理后的超硬微粉在450～550℃下进行热处理2～5h，然后破碎、根据预定要求筛分分级，得到纳米结合的超硬堆积磨料。优选地，S11中，所述稀硝酸或稀盐酸的浓度为0.5～2mol/L。优选地，S12中，所述超硬粉体为细粒度为0.5～2μm的超硬微粉。优选地，S2中，通过10％氨水调节pH值至7.2～8.2。优选地，S3中，所用聚乙烯醇溶液的质量分数为5％～8％。上述方法制备得到的纳米结合超硬微粉堆积磨料，自锐性好、形状保持性好。上述方法制备得到的纳米结合超硬微粉堆积磨料，应用广泛，特别是在堆积磨料砂带、固结磨料线锯、多晶树脂磨具、研磨液或抛光膏方面的应用。本专利技术的技术方案具有如下有益效果：(1)本专利技术提供了一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，解决了一定范围内细粒度(特别是细粒度为0.5～2μm)超硬微粉(金刚石或立方氮化硼)粒度再造的问题，相对于高温高压二次生长具有成本低、见效快、制备简单和效果显著等突出优点；(2)制备过程中，通过在超硬微粉颗粒之间引入无机纳米陶瓷结合剂，使得堆积磨料自锐性好、形状保持性好和不易堵塞等，堆积磨料粒度可控，所制得的纳米结合超硬微粉堆积磨料反应活性强，烧结温度低，远低于金刚石的700℃和立方氮化硼的850℃，很好的解决了现有技术中堆积磨料需要高温处理过程，存在超硬粉体氧化变质的问题，具有很强的适用性，在超硬砂带、固结线锯、研磨膏和抛光液等精密磨抛领域具有广阔的应用前景。(3)本专利技术提供的纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，也能很好的应用到其他粒度超硬微粉，以及其他种类微粉磨料中，具有很好的实用性。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。本专利技术一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，具体按照如下步骤实施：S1：超硬粉体表面纳米包覆处理S11：按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸或稀盐酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO2溶胶；S12：在超声和机械搅拌条件下，向SiO2溶胶中加入超硬粉体，超硬粉体与SiO2溶胶中的SiO2质量比为0.8～2.5，持续搅拌1～3h，然后自然沉降，经过滤和洗涤，在80～120℃干燥1～3h，得到表面氧化硅处理的超硬微粉；S2：按照S11的方法配制SiO2溶胶，在机械搅拌条件下，向配制的SiO2溶胶中缓慢加入硝酸钠溶液或硝酸钾溶液或硝酸钠和硝酸钾的混合溶液、以及硝酸铝溶液和硼酸溶液，调节pH值至7.2～8.2，继续搅拌0.5～2h，得到纳米陶瓷溶胶；当加入的是硝酸钠溶液或硝酸钾溶液时，溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸钠或硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；当加入的是硝酸钠和硝酸钾的混合溶液时，混合溶液浓度为0.5～2mol/L，混合溶液中硝酸钠和硝酸钾的摩尔比为1～2：1～2，硝酸钠和硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；硝酸铝溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸铝与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：2～3；硼酸溶液浓度为0.5～2mol/L，硼酸与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：1.5～2；S3：将表面氧化硅处理的超硬微粉置入三维混料机，在搅拌状态下首先加入聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液加入量为三维混料机中表面氧化硅处理的超硬微粉质量的1～3％，然后缓慢加入所述纳米陶瓷溶胶，控制纳米陶瓷溶胶中的SiO2与表面氧化硅处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：S1：超硬粉体表面纳米包覆处理S11：按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸或稀盐酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO

【技术特征摘要】
1.一种纳米结合超硬微粉堆积磨料的制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：S1：超硬粉体表面纳米包覆处理S11：按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸或稀盐酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO2溶胶；S12：在超声和机械搅拌条件下，向SiO2溶胶中加入超硬粉体，超硬粉体与SiO2溶胶中的SiO2质量比为0.8～2.5，持续搅拌1～3h，然后自然沉降，经过滤和洗涤，在80～120℃干燥1～3h，得到表面氧化硅处理的超硬微粉；S2：按照S11的方法配制SiO2溶胶，在机械搅拌条件下，向配制的SiO2溶胶中缓慢加入硝酸钠溶液或硝酸钾溶液或硝酸钠和硝酸钾的混合溶液、以及硝酸铝溶液和硼酸溶液，调节pH值至7.2～8.2，继续搅拌0.5～2h，得到纳米陶瓷溶胶；当加入的是硝酸钠溶液或硝酸钾溶液时，溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸钠或硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；当加入的是硝酸钠和硝酸钾的混合溶液时，混合溶液浓度为0.5～2mol/L，混合溶液中硝酸钠和硝酸钾的摩尔比为1～2：1～2，硝酸钠和硝酸钾与制备纳米陶瓷溶胶所用的硅酸乙酯与的摩尔比为1：1.5～3；硝酸铝溶液浓度为0.5～2mol/L，硝酸铝与所述硅酸乙酯的摩尔比为1：2～3；硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世凯，刘鑫鑫，郭丽萍，刘恒源，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41