一种陶瓷结合剂CBN磨具及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷结合剂CBN磨具及其制备方法和应用，属于耐磨材料技术领域。采用CBN磨粒和玻璃结合剂为原料，与PVB水溶液混料、造粒后，加入一定量的造孔剂，在高温模具中高温高压下烧结30min，有效抑制了晶粒异常长大，烧结后去除压力，降温至550℃保温2h，可以有效防止烧结收缩；CBN磨粒和玻璃结合剂与5％浓度的PVB水溶液混料、造粒后，再向造粒得到的颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液后干燥，进一步提高了包覆颗粒的强度。制备周期短，可以大幅度降低产品成本，具有较高经济效益。

A Ceramic Binder CBN Abrasive Tool and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷结合剂CBN磨具及其制备方法和应用
本专利技术属于耐磨材料
，具体涉及一种陶瓷结合剂CBN磨具及其制备方法和应用。
技术介绍
陶瓷结合剂CBN磨具以其优良性能被应用于磨削加工的各个方面，逐渐成为高效磨削、超精密磨削、磨削自动化等先进磨削技术进步的基础。先进磨削技术要求磨具在较高气孔率情况下具有较高强度，国外要求主要参数指标例如强度大于60MPa，同时气孔率高于25％。然而国内目前陶瓷结合剂CBN磨具与国外相比还存在较大差距，主要表现在一定气孔率基础上难以有效提高磨具制品强度。提高强度方法很多，磨粒表面镀膜是其中一种方法，JDFerguson等人采用原子沉积的方法在CBN磨粒表面镀上了Al2O3、SiO2等氧化物膜，增强了结合剂对磨粒的把持能力，臧建兵、王艳辉等人利用真空微蒸发镀膜技术在CBN表面镀覆Ti、Cr等金属膜，但是这类工艺无形中提高了制品成本，难以实现大规模生产。第二种方法是采用微晶结合剂，AlbinKMajewska等利用PbO-ZnO-B2O3玻璃体系进行析晶获得了力学性能更好的陶瓷结合剂。赵玉成等人模拟了15种氧化物形成的玻化陶瓷结合剂配方，以选择出力学性能更优良的结合剂配方。但是析晶工艺复杂，熔制困难，而且高温析晶意味着制品具有较大烧结收缩，后期整形工艺复杂。第三种方法是添加增强剂来提升磨具的强度，例如添加硼酸铝晶须、氧化铝纤维等，但是无形提高了生产成本，而且纤维在工艺中很难实现有效性能发挥。因而开发一类高气孔率、高强度、低成本、高效陶瓷结合剂CBN磨具是目前迫切需要解决的科研难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种陶瓷结合剂CBN磨具及其制备方法和应用，本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种陶瓷结合剂CBN磨具的方法，分为以下步骤：1)将CBN磨粒、玻璃结合剂按照质量比为1：3进行称量，加入质量浓度为5％的PVB水溶液进行搅拌式混料，PVB水溶液质量为CBN磨粒和玻璃结合剂总质量的8％，混料结束后进行过筛、造粒，向造粒得到的颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液，PVB水溶液的质量为造粒得到的颗粒总质量的5％，干燥后得到玻璃结合剂包覆的CBN磨粒；2)将质量百分比为(60％～80％)：(20％～40％)的玻璃结合剂包覆的CBN磨粒和造孔剂颗粒混料后放入高温模具进行半干压成型；3)成型后保持成型压力300～900MPa，升温至720℃保温30min后降温至550℃保温2h，随炉冷却至室温，得到陶瓷结合剂CBN磨具。优选地，CBN磨粒的粒径为120目，玻璃结合剂的粒径为300目。优选地，玻璃结合剂中钠的含量为18.5％。优选地，步骤1)和步骤2)中的混料为搅拌式混料，混料的时间为30min。优选地，造孔剂的粒径为180目。优选地，造孔剂颗粒为NaCl颗粒。优选地，高温模具为锆刚玉模具。优选地，干燥的温度为120℃。本专利技术还公开了采用上述方法制备的陶瓷结合剂CBN磨具，气孔率＞25％，抗压强度＞60MPa，收缩率＜0.1％。本专利技术还公开了该陶瓷结合剂CBN磨具作为砂轮、磨头和珩磨条的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术的陶瓷结合剂CBN磨具的方法，采用CBN磨粒和玻璃结合剂为原料，与PVB水溶液混料、造粒后，加入一定量的造孔剂，在高温模具中高温高压下烧结时间为30min，有效抑制了晶粒异常长大，烧结后去除压力，降温至550℃保温2h，可以有效防止烧结收缩；CBN磨粒和玻璃结合剂与5％浓度的PVB水溶液混料、造粒后，再向造粒得到的颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液后干燥，进一步提高了包覆颗粒的强度。制备周期短，可以大幅度降低产品成本，具有较高经济效益。进一步地，玻璃结合剂中钠的含量为18.5％，制成的磨具具有自润性。进一步地，采用锆刚玉模具，具有良好的耐热耐压性能，提高了烧结时的温度和压力。本专利技术的采用上述制备方法制得的陶瓷结合剂CBN磨具，具有良好的气孔率和抗压强度，收缩率很小。本专利技术的陶瓷结合剂CBN磨具，作为砂轮、磨头和珩磨条等磨具时，能够满足先进磨削技术的技术要求，能够整体提高磨削加工的工艺和技术的整体水平，提高加工产品的质量。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术公开的一种陶瓷结合剂CBN磨具的制备方法：实施例11)将120目的CBN磨粒、300目的玻璃结合剂粉料按照1：3的质量比混合，加入质量浓度为5％的PVB水溶液进行搅拌式混料，PVB水溶液质量为CBN磨粒和玻璃结合剂总质量的8％，进行30min的搅拌式混料，混料结束后进行过筛造粒，造粒后向颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液，喷洒PVB水溶液的质量为颗粒总质量的5％，在120℃下干燥后得到玻璃结合剂包覆的CBN磨粒；2)按80％：20％的质量百分比将玻璃结合剂包覆的CBN磨粒和180目NaCl固体颗粒，同样采用搅拌式混料方式进行混料30min，混合粉料放入锆刚玉模具进行半干压成型；3)成型后保持成型压力为300MPa，升温至720℃后保温30min后降温至550℃保温2h后随炉冷却至室温，得到陶瓷结合剂CBN磨具。在其余条件不变的情况，改变玻璃结合剂包覆的CBN磨粒和造孔剂颗粒混料的质量百分比、成型压力所进行的实施例2～9如表1所示，实施例1～9制得的陶瓷结合剂CBN磨具的气孔率、抗压强度、收缩率数值如表1所示。表1由表1看出，制备得到的陶瓷结合剂CBN磨具在气孔率高于25％的同时还兼具有60MPa以上的抗压强度，收缩几乎很小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷结合剂CBN磨具的制备方法，其特征在于，分为以下步骤：1)将CBN磨粒、玻璃结合剂按照质量比为1：3进行称量，加入质量浓度为5％的PVB水溶液进行搅拌式混料，PVB水溶液质量为CBN磨粒和玻璃结合剂总质量的8％，混料结束后进行过筛、造粒，向造粒得到的颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液，PVB水溶液的质量为造粒得到的颗粒总质量的5％，干燥后得到玻璃结合剂包覆的CBN磨粒；2)将质量百分比为(60％～80％)：(20％～40％)的玻璃结合剂包覆的CBN磨粒和造孔剂颗粒混料后放入高温模具进行半干压成型；3)成型后保持成型压力300～900MPa，升温至720℃保温30min后降温至550℃保温2h，随炉冷却至室温，得到陶瓷结合剂CBN磨具。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷结合剂CBN磨具的制备方法，其特征在于，分为以下步骤：1)将CBN磨粒、玻璃结合剂按照质量比为1：3进行称量，加入质量浓度为5％的PVB水溶液进行搅拌式混料，PVB水溶液质量为CBN磨粒和玻璃结合剂总质量的8％，混料结束后进行过筛、造粒，向造粒得到的颗粒表面喷洒质量浓度为5％的PVB水溶液，PVB水溶液的质量为造粒得到的颗粒总质量的5％，干燥后得到玻璃结合剂包覆的CBN磨粒；2)将质量百分比为(60％～80％)：(20％～40％)的玻璃结合剂包覆的CBN磨粒和造孔剂颗粒混料后放入高温模具进行半干压成型；3)成型后保持成型压力300～900MPa，升温至720℃保温30min后降温至550℃保温2h，随炉冷却至室温，得到陶瓷结合剂CBN磨具。2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂CBN磨具的制备方法，其特征在于，CBN磨粒的粒径为120目，玻璃结合剂的粒径为300目。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：白建光，何天颖，张阳，陈平，黄传卿，柴德亮，陈茂进，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61