一种低熔高强度陶瓷结合剂及其制备方法，超硬磨料砂轮及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种低熔高强度陶瓷结合剂及其制备方法，超硬磨料砂轮及其制造方法，以“Al2O3‑

【技术实现步骤摘要】
一种低熔高强度陶瓷结合剂及其制备方法
，
超硬磨料砂轮及其制造方法


[0001]本专利技术涉及磨料磨具
，尤其涉及一种低熔高强度陶瓷结合剂及其制备方法，超硬磨料砂轮及其制造方法
。

技术介绍

[0002]陶瓷结合剂是指磨具制备过程中用来固结磨料颗粒的玻璃
、
陶瓷
、
微晶玻璃等涉及无机硅酸盐类物质
。
陶瓷结合剂金刚石
/
立方氮化硼磨具优异的综合使用性能，使其在磨削加工领域拥有极其要的地位
。
而不断提高陶瓷结合剂的烧结性能和使用性能一直是磨料磨具领域内众多专家学者的不懈追求
。
根据陶瓷结合剂在烧结过程中形态变化的不同，一般将陶瓷结合剂分为烧结结合剂和烧熔结合剂两种
。
而从陶瓷结合剂的主要组分以及制备工艺来划分，可将其归纳为传统矿物陶瓷结合剂
、
玻璃熔炼结合剂和微晶玻璃结合剂三种
。
[0003]目前超硬磨具用陶瓷结合剂的烧成温度较高，例如
CN102729156A
公开了一种纳米陶瓷复合结合剂
,
该专利技术在陶瓷结合剂基体中加入纳米级的颗粒
、
片晶
、
晶须和纤维等第二相而形成的一种纳米复合材料
,
其中用于金刚石模具的陶瓷结合剂的烧成温度为
800
‑
850℃
，用于立方氮化硼模具的陶瓷结合剂的烧成温度为
850
‑
900℃。
微晶陶瓷磨料的晶粒在较高温度下易长大，破坏原有的显微结构
。
本专利技术目的在于降低烧成温度，使磨具保持良好的磨削性能，同时不影响磨具的强度
。

技术实现思路

[0004]为此，需要提供一种低熔高强度陶瓷结合剂，降低烧成温度，使磨具保持良好的磨削性能，同时不影响磨具的强度
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种低熔高强度陶瓷结合剂，以质量百分比，包含
:
[0006]Al2O310
‑
30
％
、B2O315
‑
30
％
、Si2O330
‑
60
％
、YF
31‑
2.5
％
、Y2O
30‑
15
％
、ZrO
20‑
10
％；碱金属氧化物
(M1)2O 5
‑
20
％和
(M2)O 0
‑
15
％，其中
M1
各自独立分别为为
Na
或
Li
，
M2
为
Mg。
[0007]优选的，
Si2O3为纳米级，来源于晶体化纳米氧化硅偶联
‑
COOH
基修饰
。
[0008]优选的，
Al2O3来源于纳米级
γ
‑
Al2O3。
[0009]优选的，
B2O3来源于
H3BO3。
[0010]优选的，
Na、Li
和
Mg
分别来源于
Na2O、Li2CO3和
MgCO3。
[0011]本专利技术还提供一种低熔高强度陶瓷结合剂的制备方法，用于制备上述所述的低熔高强度陶瓷结合剂，包括具体步骤如下
:
[0012]步骤一，将
Al2O3、B2O3、Si2O3、YF3、Y2O3、ZrO2以及碱金属氧化物的粉体分别按质量百分比组分称量配置，并放置于氧化铝坩埚中，使用行星球磨机混合至均匀；
[0013]步骤二，球磨结束后，使用
200
目筛网过滤并回置于氧化铝坩埚中，在高温箱式电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为
1100
‑
1350℃
，熔炼时间为
1.5
‑
3.5
小时；
[0014]步骤三，熔炼完成后，取出熔炼料并立即进行玻璃水淬，水淬完成后放置于烘箱中进行干燥，去除水分；
[0015]步骤四，使用球磨机进行粉体级破碎，球料质量比为
3:1
，破碎后将粉体过筛，得到粒度在5‑
10
μ
m
的低熔高强度陶瓷结合剂
。
[0016]优选的，低熔高强度陶瓷结合剂的制备方法的步骤二中的球磨混合参数为
:
球料质量比为
3:2
，转速
280rad/min
，混合时间4小时
。
[0017]本专利技术还提供一种超硬磨料砂轮的制备方法，包括具体步骤如下
:
[0018]步骤一，将低熔高强度陶瓷结合剂
、
超硬磨料
、
辅助磨料以及临时粘接剂按照质量比百分比组分为
40:50:8:2
进行配置，使用网筛过滤至氧化铝坩埚中充分混匀，混匀后通过行星球磨机进行混合，转速为
360/min
，球料比为
3:1
，球磨结束后再次过筛得到磨具胎体粉体；
[0019]步骤二，取模具胎体粉体至钢制模具中，在8‑
12MPa
压力下进行压制，保压
5s
，得到成型陶瓷结合剂超硬砂轮素胚，将素胚放置于烘箱中进行充分干燥，干燥条件为
80℃
下4小时；
[0020]步骤三，将干燥后的素胚进行烧结，烧结温度为
650
‑
690℃
，保温1小时，得到陶瓷结合剂超硬砂轮胎体，使用环氧树脂胶将所得胎体与所述规格的铝基体进行粘接，得到超硬磨料砂轮半成品；
[0021]步骤四，将超硬磨料砂轮半成品的砂轮圆度，跳动修整加工，得到陶瓷结合剂超硬砂轮
。
[0022]本专利技术还提供一种超硬磨料砂轮，所述超硬磨料砂轮由超硬磨料砂轮的制备方法制得
。
[0023]优选的，所述超硬磨料砂轮可用于金刚石磨具或立方氮化硼模具
。
[0024]区别于现有技术，上述技术方案以“Al2O3‑
B2O3‑
Si2O
3”为骨架材料，通过配置低助融氟化物
YF3、
碱氧化物
Na2O、Li2O
和
MgO
，以及
Y2O3和
ZrO2，形成低熔高强度陶瓷结合剂，所述低熔高强度陶瓷结合剂可适用于不同目数金刚石
(RD)
配方及其立方相氮化硼
(CBN)
，烧成温度在
660
‑
730℃
，有效降低陶瓷微晶玻璃结合剂的熔点以避免烧成温度过高
(
高于<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低熔高强度陶瓷结合剂，以质量百分比，其特征在于，包含
:Al2O310
‑
30
％
、B2O315
‑
30
％
、Si2O330
‑
60
％
、YF
31‑
2.5
％
、Y2O
30‑
15
％
、ZrO
20‑
10
％；碱金属氧化物
(M1)2O 5
‑
20
％和
(M2)O 0
‑
15
％，其中
M1
各自独立分别为为
Na
或
Li
，
M2
为
Mg。2.
根据权利要求1所述的一种低熔高强度陶瓷结合剂，其特征在于，
Si2O3为纳米级，来源于晶体化纳米氧化硅偶联
‑
COOH
基修饰
。3.
根据权利要求1所述的一种低熔高强度陶瓷结合剂，其特征在于，
Al2O3来源于纳米级
γ
‑
Al2O3。4.
根据权利要求1所述的一种低熔高强度陶瓷结合剂，其特征在于，
B2O3来源于
H3BO3。5.
根据权利要求1所述的一种低熔高强度陶瓷结合剂，其特征在于，
Na、Li
和
Mg
分别来源于
Na2O、Li2CO3和
MgCO3。6.
一种低熔高强度陶瓷结合剂的制备方法，用于制备权利要求1‑4任一项所述的低熔高强度陶瓷结合剂，其特征在于，包括具体步骤如下
:
步骤一，将
Al2O3、B2O3、Si2O3、YF3、Y2O3、ZrO2以及碱金属氧化物的粉体分别按质量百分比组分称量配置，并放置于氧化铝坩埚中，使用行星球磨机混合至均匀；步骤二，球磨结束后，使用
200
目筛网过滤并回置于氧化铝坩埚中，在高温箱式电阻炉中进行熔炼，熔炼温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长亮，黄雪榕，刘庆峰，林伟，陈明华，叶发奋，
申请(专利权)人：福建天石源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：