一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法技术

本发明专利技术提供的一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法，不仅解决了造孔孔径难以控制、分布不均、与结合剂亲和性差等问题，还提供一种新型造孔剂以达到理想的成孔效果，并制备出一种大气孔陶瓷结合剂砂轮，并且在气孔率较高的情况下依然能保证较高的强度，其解决的技术方案是，通过制备好结合剂，然后将结合剂，磨料和漂珠按照一定的比例进行混合后通过成型、干燥后烧制，然后将烧制后的砂轮粘结在基体上得到成品。成品。成品。

【技术实现步骤摘要】
一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷结合剂砂轮制备领域，特别是一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法。

技术介绍

[0002]气孔是磨具三要素之一，它是磨料与结合剂之间的间隙，具有容屑、排屑，降低磨削热，提高磨削效率等作用。三大类磨具中，树脂、金属结合剂砂轮是无气孔的，只有陶瓷结合剂有天然的气孔，这使其在高效高精度磨削加工领域拥有得天独厚的优势，大量应用在黑色金属加工方面。
[0003]陶瓷结合剂烧结自然形成的气孔一般不超过0.02mm，气孔率有限，不能提供足够的空间容纳较大切除下的金属屑，金属屑粘附于砂轮，将降低砂轮的磨削能力，这一因素已成为陶瓷砂轮磨削低硬度钢、粉末冶金，以及耐热、高塑性合金的主要障碍。所以，如何得到孔径可控、分布均匀的磨具气孔率成为磨具制造的关键技术之一。
[0004]陶瓷结合剂砂轮造孔方式主要有利用颗粒级配造孔和添加造孔剂造孔两种。颗粒级配造孔是通过调节磨具配方中粉体的颗粒度的比例来控制气孔，但对于精磨和高精密磨具，其粉体要求细，颗粒级配方法很难满足要求，所以，添加造孔剂成为陶瓷结合剂CBN砂轮比较适合的造孔方法，并已有很多研究报道和应用经验。
[0005]已见报道的造孔材料主要有：萘、锯末、核桃壳粉、碳粒、砂糖粒、PS微球(聚苯乙烯微球)、PMMA微球(聚甲基丙烯酸甲酯微球)、塑料粒、无机铵盐、Al2O3空心球等。它们的造孔机制不同，成孔效果也不一样。具体来说：
[0006]1、萘主要靠燃烧过程中物质升华、挥发或分解达到造孔的目的，萘的成孔效果好，是一种传统的造孔材料。但是，萘挥发、分解产生的物质具有毒性，威胁环境和人体健康，国家已经明令禁止生产、销售和使用。
[0007]2、锯末、核桃壳粉、碳粒等。也是一种传统的造孔材料，在普通陶瓷磨具中应用较多，它们在磨具压制成型过程中自身占有一定的空间，然后在烧结的高温条件下逐渐碳化、缩小，并形成一定的气体，起到造孔的作用。这种造孔剂一个显著的缺陷是气孔大小、形状难以控制，而且它们与结合剂不亲和，对砂轮强度下降较大，所以在陶瓷CBN砂轮中很少使用。
[0008]3、塑料粒、PS微珠、PMMA微珠等。这一类属于高分子微球，也是利用高温下挥发或燃尽而达到造孔效果，由于有一定的塑性，加入量过多，容易在成型时造成裂纹废品。另外，其对砂轮强度的下降作用也比较大，部分有机物在分解过程中会产生有毒物质，难以在生产中使用。
[0009]4、无机铵盐。主要是(NH4)2SO4和NH4HCO3，其中(NH4)2SO4造孔皆为小孔，气孔可调性差；NH4HCO3造孔有一定的大孔径气孔，但是很难控制气孔孔径。
[0010]5、Al2O3空心球。其成分Al2O3≥85％，SiO2≤15％，体积密度1.4～1.7g/cm3。Al2O3空心球做造孔填料，在超硬磨具的生产中已有较广的应用，相关研究报道也有很多。
Al2O3空心球粒度可控、形状均匀、强度高，而且在烧成温度下不会烧蚀变形，是一种较理想的造孔材料。但是，Al2O3空心球最细粒度0.1mm,造孔使用范围有限，不适于较细粒度砂轮的制备；Al2O3空心球的氧化铝含量≥85％，与陶瓷结合剂的成分差异较大，砂轮烧成温度也难与陶瓷结合剂反应，由此造成二者之间亲和力弱，导致其的加入，对砂轮组织强度有较大的弱化；Al2O3空心球壁厚大，空心体积占总体积的仅1/3～1/2，难以制备气孔率大于50％的陶瓷砂轮。
[0011]理想的造孔材料应该具有造孔孔径可控、分布均匀、容屑空间充分，以及与结合剂亲和性好，对砂轮强度影响小等特点，综上可见，现有的造孔材料在陶瓷砂轮中使用时均存在或多或少的问题，通过研究新型造孔剂制备较为理想的大气孔砂轮，实现难加工材料的高效高质加工很有必要。
[0012]漂珠是一种由粉煤灰分选的空心玻璃微珠，现已广泛应用于耐火材料、轻质浇注料的生产和石油钻井方面，但在砂轮造孔剂应用方面，还未见报道。漂珠主要成分是SiO2、Al2O3，与常用的陶瓷结合剂体系一致，使得二者反应能力较大，砂轮烧成时可以有效结合，从而使得对砂轮强度的影响小；堆积密度0.3～0.4g/cm3，可较大降低砂轮的密度而不影响砂轮成型；漂珠粒径10～400μm，与磨料粒径匹配，可根据需要选用合适粒度的漂珠；壁厚约为珠径的5～8％，容屑空间充分；漂珠静压强度高达70～140MPa，熔点高达1400℃，保证了漂珠形状的不变形。这些性能决定了漂珠是一种优异的陶瓷结合剂造孔材料，使用漂珠可以作为制备大气孔陶瓷结合剂砂轮的材料。

技术实现思路

[0013]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提供了一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法，不仅解决了造孔孔径难以控制、分布不均、与结合剂亲和性差等问题，还提供一种新型造孔剂以达到理想的成孔效果，并制备出一种大气孔陶瓷结合剂砂轮，并且在气孔率较高的情况下依然能保证较高的强度，其解决的技术方案是，其特征在于，包括以下步骤；
[0014]步骤一，制作陶瓷结合剂，将SiO2重量占比份数为40
‑
55份，将Al2O3重量占比份数为5
‑
12份，将B2O3重量占比份数为10
‑
20份，将Li2O重量占比份数为5
‑
10份，将Na2O重量占比份数为2
‑
6份，将ZnO重量占比份数为1
‑
4份，将CaO重量占比份数为1
‑
4份，将MgO重量占比份数为2
‑
4份，然后混合到一起后经200目筛网过滤3遍，然后进行烧制，烧制时以5～10℃/min的速率进行升温，升到1350～1500℃进行烧制1
‑
2h，然后取出后进行水淬，水淬后湿磨10
‑
20h，然后通过200
‑
400目筛网过筛制得结合剂；
[0015]步骤二，砂轮制备料混料，将陶瓷结合剂、磨料、漂珠经过12.5
‑
25比62.5
‑
75比5
‑
25的比例进行混合，然后加入临时粘结剂进行充分润湿；
[0016]步骤三，成型，将混合好的物料装在模具内并进行压制成型；
[0017]步骤四，烧制，将成型后的砂轮按照烧结曲线进行烧结；
[0018]步骤五，粘结，将砂轮胚体通过环氧树脂胶粘结在基体上，然后加工成符合要求的尺寸得到成品砂轮。
[0019]作为优选，所述步骤四中的烧制过程中要按照一定的烧结曲线进行烧结，烧结曲线为，第一阶段从室温
‑
450℃，升温速度为5℃每分钟，然后保温一小时，第二阶段从450℃
‑
800℃，升温速度为2℃每分钟，第三阶段为保持800℃两小时，然后降温。
[0020]作为优选，所述步骤二中的磨料为立方氮化硼(CBN)、金刚石、棕刚玉(A)、白刚玉(WA)、铬刚玉(PA)、绿碳化硅(GC)、黑碳化硅(C)中的一种或多种。
[0021]作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一，制作陶瓷结合剂，将SiO2重量占比份数为40
‑
55份，将Al2O3重量占比份数为5
‑
12份，将B2O3重量占比份数为10
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20份，将Li2O重量占比份数为5
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10份，将Na2O重量占比份数为2
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6份，将ZnO重量占比份数为1
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4份，将CaO重量占比份数为1
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4份，将MgO重量占比份数为2
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4份，然后混合到一起后经200目筛网过滤3遍，然后进行烧制，烧制时以5～10℃/min的速率进行升温，升到1350～1500℃进行烧制1
‑
2h，然后取出后进行水淬，水淬后湿磨10
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20h，然后通过200
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400目筛网过筛制得结合剂；步骤二，砂轮制备料混料，将陶瓷结合剂、磨料、漂珠经过12.5
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25比62.5
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75比5
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25的比例进行混合，然后加入临时粘结剂进行充分润湿；步骤三，成型，将混合好的物料装在模具内并进行压制成型；步骤四，烧制，将成型后的砂轮按照烧结曲线进行烧结；步骤五，粘结，将砂轮胚体通过环氧树脂胶粘结在基体上，然后加工成符合要求的尺寸得到成品砂轮。2.根据权利要求1所述一种大气孔陶瓷结合剂砂轮的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的烧制过程中要按照一定的烧结曲线进行烧结，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚恒，
申请(专利权)人：河南恒祯实业有限公司，
类型：发明
国别省市：