一种多晶刚玉磨料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多晶刚玉磨料，由白刚玉微粉和基础结合剂组成，所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％‑40wt.％。通过控制基础结合剂的含量、造粒的大小、烧结温度、保温时间等工艺参数，经混匀、过筛、成型、造粒、烧结等工艺得到多晶刚玉磨料，制备方法简单、对仪器要求低、原料价格相对便宜，大大降低了多晶刚玉磨料的生产成本，所得的多晶刚玉磨料通过在自来水中浸泡100h后测定其腐蚀前后的抗压强度比值，数值最高可达58.93％；根据GB/T 23538‑2009测定球磨韧性最高可达49.93％；单颗粒抗压强度可达25‑35N，磨料的密度最高可达3‑3.5g/cm3。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶刚玉磨料及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料领域，涉及一种多晶刚玉磨料及其制备方法。
技术介绍
磨具是用以磨削、研磨和抛光的工具。大部分的磨具是用磨料加上结合剂制成的人造磨具。除在机械制造和其他金属加工工业中被广泛采用外，磨具还被用于粮食加工、造纸工业和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶、木材等非金属材料的加工。磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面，是制造每一种精密产品所必不可少的材料，其性能严重影响着磨削加工的质量。传统的普通磨料通常采用电熔冶炼的方法制备。单晶磨料的一个磨料颗粒就是一个磨料单晶，在进行磨削时磨料棱角容易磨钝，磨粒整粒脱落；与单晶磨料不同，多晶磨料在微观显微结构上与其有很大差别，其磨粒由许多微小的晶体构成，在进行磨削作业时，磨粒在受力破碎后的脱落方式不是整粒破碎脱落，而是每一个磨粒上很多小的晶体逐渐脱落，既增加了磨料的自锐性、减少工具的维修次数、改善了磨料的工作状态，又延长了磨具的使用寿命，同时制备方法简单、成本低廉。虽然多晶刚玉磨料有着诸多优点，应用前景广泛，但是由于纯氧化铝的熔点(2050℃)很高，使得在制备过程中低温难以烧结，温度过高又易造成晶粒异常长大，破坏性能。因此如何降低多晶刚玉磨料烧成温度，同时又保持其显微结构和形貌的均匀性是多晶刚玉磨料研究领域的重点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种多晶刚玉磨料及其制备方法，通过控制基础结合剂的含量、造粒的大小、烧结温度、保温时间等工艺参数，经混匀、过筛、成型、造粒、烧结等工艺得到多晶刚玉磨料，制备方法简单、对仪器要求低、原料价格相对便宜，大大降低了多晶刚玉磨料的生产成本。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种多晶刚玉磨料，由白刚玉微粉和基础结合剂组成，所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％-40wt.％。在上述技术方案中，所述的基础结合剂为环氧树脂，新酚树脂，聚氨酯树脂或者聚酰亚胺树脂。在上述技术方案中，所述的白刚玉微粉的粒径优选为1～2μm。在上述技术方案中，所述的基础结合剂的质量分数优选为25wt.％-35wt.％。一种多晶刚玉磨料的制备方法，包括以下步骤：(1)将白刚玉微粉和基础结合剂机械混合均匀；(2)将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，加入粘结剂造粒，过筛筛选出符合粒径要求的颗粒，用压力机干压成型；(3)将步骤(2)所得混匀料烧结之后冷却即得到多晶刚玉磨料。在上述技术方案中，所述的机械混匀方式为利用球磨机混匀，球磨时间为1-3h。在上述技术方案中，所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％-40wt.％。在上述技术方案中，所述的基础结合剂为环氧树脂，新酚树脂，聚氨酯树脂或者聚酰亚胺树脂。在上述技术方案中，所述的粘结剂为石蜡或者水玻璃。在上述技术方案中，所述的符合要求的颗粒粒径为60-80目。在上述技术方案中，所述的烧结的温度为800℃-1200℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为0.5h-2h。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果是：制备过程非常简单，直接将白刚玉微粉和基础结合剂经混匀、过筛、成型、造粒、烧结工艺得到多晶刚玉磨料；所得的多晶刚玉磨料通过在自来水中浸泡100h后测定其腐蚀前后的抗压强度比值，数值最高可达58.93％；根据GB/T23538-2009测定球磨韧性最高可达49.93％；单颗粒抗压强度可达25-35N，磨料的密度最高可达3-3.5g/cm3。具体实施方式下面结合具体的实施方式对本专利技术作进一步详细描述。需要说明的是：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本专利技术的保护范围。以下实施例中所需要的原料均为市售。球磨机为德国FRITSCH(飞驰)P5四罐行星式球磨机，箱式电阻炉为黄骅光明实验仪器设备有限公司的SX-2.5-10TC型一体式箱式电阻炉，恒应力抗压强度试验机为上海倾技仪器仪表科技有限公司的QJYL-2000型恒应力抗压强度试验机。实施例1制备多晶刚玉磨料(1)将粒径为1μm的白刚玉微粉和质量分数为20％环氧树脂利用球磨机混合均匀，球磨时间为1h；(2)将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，加入石蜡造粒，筛选出60目的颗粒，用压力机干压成型；(3)将步骤(2)所得混匀料以5℃/min的速度升温到970℃进行烧结，保温1h，后随炉冷却至室温，烧结之后冷却即得到多晶刚玉磨料。所得多晶刚玉磨料单颗粒抗压强度为34.3N，球磨韧性为49.93％，磨料的耐腐蚀性为58.16％，磨料的密度为3.45g/cm3。实施例2制备多晶刚玉磨料(1)将粒径为2μm的白刚玉微粉和质量分数为25％环氧树脂利用球磨机混合均匀，球磨时间为1h；(2)将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，加入石蜡造粒，过筛筛选出60目的颗粒，用压力机干压成型；(3)将步骤(2)所得混匀料以5℃/min的速度升温到1000℃进行烧结，保温1h，后随炉冷却至室温，烧结之后冷却即得到多晶刚玉磨料。所得多晶刚玉磨料单颗粒抗压强度为30.5N，球磨韧性为29.43％，磨料的耐腐蚀性为44.25％，磨料的密度为3.40g/cm3。实施例3制备多晶刚玉磨料(1)将粒径为3μm的白刚玉微粉和质量分数为30％环氧树脂利用球磨机混合均匀，球磨时间为2h；(2)将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，过筛筛选出60目的颗粒，加入石蜡造粒，用压力机干压成型；(3)将步骤(2)所得混匀料以10℃/min的速度升温到1200℃进行烧结，保温2h，后随炉冷却至室温，烧结之后冷却即得到多晶刚玉磨料。所得多晶刚玉磨料单颗粒抗压强度为28.0N，球磨韧性为39.98％，磨料的耐腐蚀性为58.93％，磨料的密度为3.50g/cm3。实施例4制备多晶刚玉磨料(1)将粒径为4μm的白刚玉微粉和质量分数为35％环氧树脂利用球磨机混合均匀，球磨时间为2h；(2)将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，过筛筛选出80目的颗粒，加入石蜡造粒，用压力机干压成型；(3)将步骤(2)所得混匀料以10℃/min的速度升温到1200℃进行烧结，保温2h，后随炉冷却至室温，烧结之后冷却即得到多晶刚玉磨料。所得多晶刚玉磨料单颗粒抗压强度为34.0N，球磨韧性为48.85％，磨料的耐腐蚀性为56.72％，磨料的密度为3.20g/cm3。本专利技术通过控制基础结合剂的含量、造粒的大小、烧结温度、保温时间等工艺参数，经混匀、过筛、成型、造粒、烧结等工艺得到多晶刚玉磨料，制备方法简单、对仪器要求低、原料价格相对便宜，大大降低了多晶刚玉磨料的生产成本。所得的多晶刚玉磨料通过在自来水中浸泡100h后测定其腐蚀前后的抗压强度比值，数值最高可达58.93％；根据GB/T23538-2009测定球磨韧性最高可达49.93％；单颗粒抗压强度可达34.30N，使用排水法测量磨料的密度,测得磨料的密度最高可达3.5g/cm3。根据
技术实现思路
进行工艺参数的调整均可实现多晶刚玉磨料的制备，且表现出与上述实施例基本一致的性能。以上对本专利技术做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本专利技术的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶刚玉磨料，其特征在于：由白刚玉微粉和基础结合剂组成，所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％‑40wt.％。

【技术特征摘要】
1.一种多晶刚玉磨料，其特征在于：由白刚玉微粉和基础结合剂组成，所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％-40wt.％。2.根据权利要求1所述的多晶刚玉磨料，其特征在于：所述的基础结合剂为环氧树脂，新酚树脂，聚氨酯树脂或者聚酰亚胺树脂。3.根据权利要求1所述的多晶刚玉磨料，其特征在于：所述的白刚玉微粉的粒径优选为1～2μm。4.根据权利要求1所述的多晶刚玉磨料，其特征在于：所述的基础结合剂的质量分数优选为25wt.％-35wt.％。5.一种多晶刚玉磨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将白刚玉微粉和基础结合剂机械混合均匀；所述的白刚玉微粉的粒径为0.1～10μm，所述的基础结合剂的质量分数为2wt.％-40wt.％；步骤2：将步骤(1)所得的混匀料在研钵中捣碎，加入粘结剂造粒，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉梅，涂金强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12