一种具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺制造技术

一种具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，采用金属硅、碳化硅、金属铝、碳化硼、锆英砂、硼砂原料加入磷酸进行表面磷化和酸化处理；然后加入碳

【技术实现步骤摘要】
一种具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺


[0001]本专利技术涉及一种复合非氧化物磨削材料，尤其是涉及一种具有优良的磨削和超硬性能的原位生成的复合交叉晶体结构的非氧化物磨削材料的制备方法。

技术介绍

[0002]磨削材料俗称“工业的牙齿”，广泛用于机械加工、军工、民用等领域。近年来，随着被磨削材料的不断优化提升，对磨削材料提出了更高的要求。高效率、高精度和自动化是现代磨削加工技术追求的目标。只有通过对磨削材料性能的不断研究提升，才能适应新型材料的加工需求，这也给本领域技术人员提出了更新的、更高端的研究课题。
[0003]目前磨具行业所涉及的产品主要有三大类：一是普通磨削材料，包括刚玉系列和碳化硅、树脂磨具、陶瓷磨具等；二是涂附磨削材料，包括砂布、砂纸、砂带等；三是超硬磨削材料，主要是金刚石、立方氮化硼及制品。现有磨削材料品种主要有：普通磨料和超硬磨料两种，普通磨料主要有棕刚玉磨料，白刚玉磨料，单晶刚玉磨料、锆刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料等，目前普通的磨削材料脆性大容易剥落；超硬磨料主要有金刚石和CBN，但价格昂贵，造价高，成本高。
[0004]因此，如果能够探究出一种性能好、强度高的经济型的超硬磨削材料，必然具有广阔的应用前景，且具有很好的社会效益和经济效益，利国利民。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术不足，提出一种在埋碳充氮保护气氛下高位原位合成的复合非氧化物磨削材料的生产工艺，可以制备出一种经济型的超硬磨料，其价格只有金刚石、立方氮化硼等超硬材料的价格的1/2，用于制备磨具，其性能优于或相当于金刚石、立方氮化硼超硬磨削材料，与现有的普通磨削材料价格相当，并能较好解决普通磨料脆性大容易剥落的难题。
[0006]本专利技术采用的技术方案：一种具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，其过程包括：1）采用金属硅、碳化硅、金属铝、碳化硼、锆英砂、硼砂原料加入磷酸进行表面磷化和酸化处理；2）然后加入碳-碳耐火材料结合剂进行混合，造球；3）再通过埋碳充氮高温还原反应原位合成含有SiC-SiN-AlN-BN-ZrN-ZrB2相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料。
[0007]所述的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，原料组成中，以重量份计，含有金属硅5-10份、碳化硅60-70份、金属铝5-8份、碳化硼2-4份：锆英砂8-12份，硼砂5-8份。
[0008]所述的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，原料选用Si含量≥95%，细度小于≤180目的金属硅粉；SiC含量≥92%，细度小于≤180目的金属硅粉；Al含
量≥95%，细度小于≤180目的金属铝粉；B4C含量≥92%，细度小于≤180目的碳化硼；ZrO
2 含量≥65%，细度小于≤180目的锆英砂；硼砂采用含量≥95%，细度小于≤180目的十水硼砂。
[0009]所述的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，将原料放入混练机混练，外加3-4重量份的体密≥1.7g/cm3的磷酸进行表面磷化和酸化处理，混练30-40分钟，确保磷酸包覆原料表面后，然后放料困料24-36小时，再放入混练机混练8-15分钟后，再加入3.5-5重量份的碳-碳耐火材料结合剂，混练25-36分钟后，放料。
[0010]所述的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，将混练好的原料通过压球机压制成3-15cm大小的圆球，在氮化炉高温窑内用耐火砖砌成匣钵，将圆球坯体与碳粒按1：1比例混合放入匣钵，关闭窑门，进行烧制。
[0011]专利技术有益效果：1、本专利技术生产工艺制备的原位合成的超硬复合非氧化物磨削材料，是一种经济型的超硬磨料。其价格是金刚石、立方氮化硼等超硬材料的价格的1/2，与一般的普通磨料相比，不但硬度较高，在外力的作用之下，其修整会不断的产生新的锋利的磨削，其自锐性比较好，并且不容易产生剥落，用其制备的磨具具有耐磨性好，使用寿命长，所得到的工件表面的精度高，这种磨削材料适用于航空航天、汽车、仪器以及五金行业等领域的精磨加工。
[0012]2、本专利技术具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，制备的磨削材料其性能优于或相当于金刚石、立方氮化硼超硬磨料，与现有的普通磨削材料价格相当，并能较好解决普通磨料脆性大容易剥落的难题。该磨削材料能将SiC、SiN、AlN、BN、ZrN、ZrB2等多种非氧化物材料的优良性能集于一体，具有耐磨、抗氧化、抗腐蚀、耐热冲击、耐高温，热震性好，及优良的导热性能，不亲铁性，常温和高温强度高的优点。
[0013]3、本专利技术复合非氧化物磨削材料生产工艺，因为使用低档次原料，采用新型碳氮还原工艺，原位生成具有优良性能的含有相互交叉晶体结构的复合非氧化物超硬磨削材料，其更具有经济性。能更好满足精密磨削和超精密磨削，该产品具有比较高的抗压性以及热稳定性，在受到外力的作用下都具有尖角，使用中通过修整会不断产生新的锋利的磨削，其自锐性好，并且不容易产生剥落，在使用的过程中能够始终保持比较锋利的磨削性能，是一种具有广阔应用前景的原位合成的复合非氧化物磨削材料。
具体实施方式
[0014]下面通过具体实施方式，对本专利技术技术方案做进一步的详细描述。
[0015]实施例1本专利技术具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，过程包括：1）采用金属硅、碳化硅、金属铝、碳化硼、锆英砂、硼砂原料加入磷酸进行表面磷化和酸化处理；2）然后加入碳-碳耐火材料结合剂进行混合，造球；3）再通过埋碳充氮高温还原反应原位合成含有SiC-SiN-AlN-BN-ZrN-ZrB2相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料。
[0016]实施例2本实施例的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，和实施例1的不同之处在于：进一步的限定了原料组成：以重量份计，含有金属硅5-10份、碳化硅60-70
份、金属铝5-8份、碳化硼2-4份：锆英砂8-12份，硼砂5-8份。
[0017]原料选用Si含量≥95%，细度小于≤180目的金属硅粉；SiC含量≥92%，细度小于≤180目的金属硅粉；Al含量≥95%，细度小于≤180目的金属铝粉；B4C含量≥92%，细度小于≤180目的碳化硼；ZrO
2 含量≥65%，细度小于≤180目的锆英砂；硼砂采用含量≥95%，细度小于≤180目的十水硼砂。
[0018]实施例3本实施例的具有相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，和实施例1或实施例2的不同之处在于：进一步的，将原料放入混练机混练，外加3-4重量份的体密≥1.7g/cm3的磷酸进行表面磷化和酸化处理，混练30-40分钟，确保磷酸包覆原料表面，然后放料困料24-36小时，再放入混练机混练8-15分钟后，加入3.5-5重量份的碳-碳耐火材料结合剂，再混练25-36分钟，放料；将混练好的原料通过压球机压制成3-15cm大小的圆球，在氮化炉高温窑内用耐火砖砌成匣钵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，其特征在于：1）采用金属硅、碳化硅、金属铝、碳化硼、锆英砂、硼砂原料加入磷酸进行表面磷化和酸化处理；2）然后加入碳-碳耐火材料结合剂，混合，造球；3）再通过埋碳充氮高温还原反应原位合成含有SiC-SiN-AlN-BN-ZrN-ZrB2相互交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料。2.根据权利要求1所述的具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，其特征在于：所述原料中，以重量份计，含有金属硅5-10份、碳化硅60-70份、金属铝5-8份、碳化硼2-4份：锆英砂8-12份，硼砂5-8份。3.根据权利要求1或2所述的具有交叉晶体结构的复合非氧化物磨削材料生产工艺，其特征在于：原料选用Si含量≥95%，细度小于≤180目的金属硅粉；SiC含量≥92%，细度小于≤180目的金属硅粉；Al含量≥95%，细度小于≤180目的金属铝粉；B4C含量≥92%，细度小于≤180目的碳化硼；ZrO
2 含量≥65...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆洋，
申请(专利权)人：新乡市炬能耐材有限公司，
类型：发明
国别省市：