一种结合剂、制备方法及砂轮技术

本发明专利技术涉及一种结合剂、制备方法及砂轮，属于磨料磨具技术领域。该结合剂主要由以下质量百分比的原料制成：石膏70％～85％、玻璃纤维粉1％～12％、粘土8％～18％。各原料在限定的用量比例范围内相互协同作用，使复配高温烧成产物具有较高的强度、适中的硬度及良好的可塑性；在制备砂轮时，该结合剂使用水按照适当的比例混合即可，成型速度快，后续不再烧结，自然风干或者加速烘干即可；无需烧结且硬化速度快，避免了传统陶瓷结合剂烧结出现的各种开裂发泡等问题；适用于低速、高精度研磨用砂轮，制得的砂轮锋利且磨削效率高；适用于多种磨料，对磨料把持力好，具有普适性；该结合剂原料易得，成本低，适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磨料磨具
，具体涉及一种结合剂，同时还涉及一种结合剂的制备方法及采用该结合剂的砂轮。
技术介绍
超硬材料磨具被广泛的应用于机械加工领域，例如汽车、电子、制冷、工具、LED等行业的精加工，尤其是金刚石和立方氮化硼固结磨具，在当前的磨削加工技术中占有主导地位。低速精加工行业逐步向“以磨代抛”方向发展，对结合剂提出了更高的要求。结合剂是指固结磨具中各类与磨料粘结的材料。其中陶瓷结合剂是低熔点的玻化料制成的一种物质，用于各种磨具的制造。陶瓷结合剂的特点是高的化学稳定性，几乎能在各种冷却介质中工作，弹性变形小，脆性大，可以制成各种硬度等级的磨具，以适应各种硬度工件的加工，有较好的自锐性等。现有技术中，CN105130410A公开了一种快速合成CBN磨具用陶瓷结合剂的制备方法，包括以下步骤：a、按质量百分比取10％-20％黏土、15％-25％长石、30％-40％硼玻璃和30-45％石英混匀，研磨后过100-300目筛，制得混合料；b、将所得混合料熔炼后水淬，所用的熔炼条件是以8℃/min的速率升温到1400-1600℃后熔炼2-6h；c、将步骤b制得的产物于100-150℃下干燥5-9h，研磨，过200-300目筛，制得基础陶瓷结合剂；将基础陶瓷结合剂用压机压制成结合剂毛坯，用微波烧结炉进行烧结，制得所述陶瓷结合剂。CN104191381A公开了一种高强力低熔点陶瓷模具结合剂，原料配方由以下质量百分含量的材料组成：高硼玻璃粉20％-40％、粘土粉15％-20％、钾长石粉40％-60％、LiO2粉4％-15％、Y2O3粉0.1％-2％，以上材料的质量百分含量总和为100％；其制备方法包括：将高硼玻璃粉和LiO2粉混匀，进行第一次玻化处理，随后粉碎，得到产物一；将Y2O3粉和所述产物一混匀，进行第二次玻化处理，随后粉碎，得到产物二；将钾长石粉、粘土粉与所述产物二混匀，即得所述的高强力低熔点陶瓷磨具结合剂；所述第一次玻化处理和第二次玻化处理的温度为900-1000℃。目前的陶瓷结合剂砂轮主要由超硬磨料和陶瓷结合剂以及填充料混合呈一定的形状烧结而成。烧结过程时间很长、且费时费力，直接导致砂轮的成本提高，而且现有的陶瓷结合剂由于具有特定的烧结温度，只能够针对特定的磨料，不具有普适性。因此开发新型结合剂具有里程碑的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结合剂，在制备砂轮时无需烧结，硬化速度快，具有普适性。本专利技术的第二个目的是提供一种结合剂的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种采用上述结合剂的砂轮。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种结合剂，主要由以下质量百分比的原料制成：石膏70％～85％、玻璃纤维粉1％～12％、粘土8％～18％。石膏、玻璃纤维粉与粘土的质量百分比之和为100％。优选的，所述结合剂主要由以下质量百分比的原料制成：石膏83％、玻璃纤维粉3％、粘土14％。本专利技术的结合剂原料中，石膏粉又名生石膏，属于水硬性凝胶物质，遇水后经过适当的调整，能够快速的胶凝硬化，经过高温煅烧后失去内部的结晶水，变为熟石膏，石膏粉的这一特性决定了石膏适合于精密低速磨削，石膏粉是结合剂的主要成分，通过与水反应能够快速的胶凝，随着水分的挥发，不断地硬化。通过添加玻璃纤维粉能够增加结合剂的微观强度和硬度，提高结合剂的物理性能；而粘土能够调节结合剂的可塑性，减缓硬化的时间，保证结合剂能够有有效的成型时间。本专利技术的新型结合剂的凝结和硬化，是一个复杂的物理-化学过程，将该结合剂加水后，石膏粉首先溶解于水，然后生成二水石膏析出。随着水化的不断进行，生成的二水石膏胶体微粒不断增多，这些微粒比原先更加细小，比表面积很大，吸附着很多的水分；同时浆体中的自由水分由于水化和蒸发而不断减少，浆体的稠度不断增加，胶体微粒间的黏结逐步增强，颗粒间产生摩擦力和黏结力，使浆体逐渐失去可塑性，即浆体逐渐产生凝结。继续水化，胶体转变成晶体。晶体颗粒逐渐长大，使浆体完全失去可塑性，产生强度，即浆体产生了硬化。这一过程不断进行，直至浆体完全干燥，强度不再增加，此时浆体已硬化成人造石材，具有很高的硬度和强度。一种上述的结合剂的制备方法，包括下列步骤：1)取配方量的石膏粉、玻璃纤维粉、粘土混合，球磨并过筛，得粉料；2)将步骤1)所得粉料升温至170～190℃煅烧1.5～2h，再升温至280～320℃煅烧1～1.5h，后升温至560～600℃煅烧0.5～1h，得煅烧料；3)将步骤2)所得煅烧料球磨并过筛，即得。步骤1)中，所述球磨的转速为50～600rpm，时间为3～5h。步骤1)中，所述过筛是指过300目筛网。此处所述过筛是将球磨后的物料全部过300目筛，过筛3次。步骤2)中，将所得粉料以1～3℃/min的速率升温至170～190℃煅烧1.5～2h，再以4～8℃/min的速率升温至280～320℃煅烧1～1.5h，后以8～12℃/min的速率升温至560～600℃煅烧0.5～1h，得煅烧料。步骤3)中，所述球磨的转速为50～600rpm，时间为1～2h。步骤3)中，所述过筛是指过300目筛网。此处所述过筛是将球磨后的物料全部过300目筛，过筛3次。本专利技术的结合剂，以石膏、玻璃纤维粉、粘土复配为原料，各原料在限定的用量比例范围内相互协同作用，使复配高温烧成产物满足结合剂的润湿性、强度、硬度等性能要求，该结合剂具有较高的强度、适中的硬度及良好的可塑性。作为新型结合剂，在制备砂轮时，该结合剂使用水按照适当的比例混合即可，成型速度快，后续不再烧结，自然风干或者加速烘干即可；无需烧结且硬化速度快，避免了传统陶瓷结合剂烧结出现的各种开裂发泡等问题。该结合剂适用于低速、高精度研磨用砂轮，制得的砂轮锋利且磨削效率高；该结合剂适用于多种磨料，对磨料把持力好，具有普适性；该结合剂原料易得，成本低，使用简单，制备方便，适合大规模工业化生产。本专利技术的结合剂的制备方法，只需将原料按照传统的“两磨一烧”工艺进行调制，省去了传统陶瓷结合剂制备工艺过程中快淬操作步骤，改变了传统陶瓷结合剂砂轮的烧成工艺；并且该制备方法操作简便，易于实现，便于工业化推广应用。一种采用上述的结合剂的砂轮。所述的砂轮，是由以下重量份数的原料混合压制制成的：超硬磨料100份、所述的结合剂40～60份、白刚玉或碳化硅10～20份、水10～20份。其中，所述超硬磨料为金刚石或立方氮化硼。水作为润湿剂使用。所述的砂轮，是由包括下列步骤的方法制备的：a)取配方量的超硬磨料、所述的结合剂、白刚玉或碳化硅混合后，加入水作为润湿剂，混合均匀，得混合料；b)将步骤a)所得混合料放入模具中压制成型，干燥，即得所述砂轮。步骤a)中，将超硬磨料、所述的结合剂、白刚玉或碳化硅混合均匀后，过300目筛3遍。加入水作为润湿剂，搅拌10～20min至混合均匀，保证润湿剂将原料充分润湿。步骤b)中，所述干燥的温度为50～100℃，时间为6～10h。该新型结合剂采用了水泥的水硬性硬化原理，玻璃纤维的加入增强了结合剂硬化后的强度，加入粘土增加了结合剂的可塑性。当结合剂与适量的水调和时，开始形成的是一种可塑性的粘体或浆体，具有可加工性；随着时间的推移，浆体逐渐失去了可塑性，变成不能流动的紧密的状态，此后浆体的强度逐渐增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合剂，其特征在于：主要由以下质量百分比的原料制成：石膏70％～85％、玻璃纤维粉1％～12％、粘土8％～18％。

【技术特征摘要】
1.一种结合剂，其特征在于：主要由以下质量百分比的原料制成：石膏70％～85％、玻璃纤维粉1％～12％、粘土8％～18％。2.根据权利要求1所述结合剂，其特征在于：主要由以下质量百分比的原料制成：石膏83％、玻璃纤维粉3％、粘土14％。3.一种如权利要求1所述的结合剂的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)取配方量的石膏粉、玻璃纤维粉、粘土混合，球磨并过筛，得粉料；2)将步骤1)所得粉料升温至170～190℃煅烧1.5～2h，再升温至280～320℃煅烧1～1.5h，后升温至560～600℃煅烧0.5～1h，得煅烧料；3)将步骤2)所得煅烧料球磨并过筛，即得。4.根据权利要求3所述的结合剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述球磨的转速为60～500rpm，时间为3～5h。5.根据权利要求3或4所述的结合剂的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：许本超，闫宁，邵俊永，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41