一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度cbn砂輪及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及超細粒度CBN砂輪技術領域，尤其涉及一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超細粒度CBN砂輪是指以超細粒度5 μ m)的CBN磨料和結合劑制成的一類砂輪，這類砂輪較之傳統(tǒng)的砂輪材料具有更低的表面粗糙度和表面損傷性，拋光、磨削的精度更高，更能提高零部件表面質量，也是砂輪行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。
[0003]在生產工藝方面，由于磨料的超細粒度，磨料間容易發(fā)生團聚，與結合劑的結合性變差，這樣制備得到的砂輪就極易對工件表面產生劃痕，影響工件質量，因此，在生產過程中需要對超細磨料進行預處理，提高其與粘結劑的相容性和分散性，同時研制適用于超細粒徑磨料的粘結劑，以獲得低表面粗糙度的成品。目前制備超細粒度砂輪的技術還存在加工效率低、生產成本偏高等缺點，需要進一步改善和優(yōu)化原料配方和制備工藝。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒度彡5 μπι的CBN磨料30-40、粒度彡5 μπι的微晶陶瓷磨料15-18、納米碳球2_3、納米三氧化二鐵0.8-1、粘結劑2-3、鋰基膨潤土 1-2、氫氟酸(濃度40%)適量、聚苯乙烯磺酸鈉0.5-0.8、聚乙稀亞胺0.4-0.5、殼聚糖1-1.5、去尚子水60-65。
[0006]所述的一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪，所述的粘結劑由以下重量份的原料制成:固含量為40-45%的水性氟碳乳液12-15、海藻酸鈉4-5、納米二氧化硅2-3、去離子水適量；其制備方法為:將海藻酸鈉溶于適量的去離子水中，攪拌至其完全溶解即可，隨后加入水性氟碳乳液、納米二氧化硅，超聲攪拌分散至物料完全混合分散均勻即得。
[0007]所述的一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為:
(1)先將CBN磨料、微晶陶瓷磨料投入氫氟酸溶液中浸泡預處理30-40min，隨后過濾，水洗至中性，干燥備用；
(2)將聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯亞胺投入去離子水中，攪拌至物料完全溶解后，加入步驟(I)得到的混合磨料，攪拌混合均勻，隨后再投入除粘結劑外的其它剩余成分，攪拌混合30-40min后靜置l_2h后備用；
(3)將步驟(2)所得物料在80-100°C條件下干燥處理，干燥后的物料破碎，過200-300目篩，將過篩的物料與粘結劑混合，攪拌混合均勻后將混合物料球磨分散20-30min，隨后將物料裝模、成型、脫模，得胚體砂輪，其中成型壓力為40-50MPa，隨后將胚體砂輪送入70-80 0C的烘箱中干燥5-6h后以4-5°C /min的速率升溫至230-250 °C，保溫4_5h后自然冷卻至室溫即得該超細粒度CBN砂輪。
[0008]本發(fā)明先利用氫氟酸對超細粒度的CBN磨料、微晶陶瓷磨料進行預處理，處理后的磨料表面規(guī)整、光滑，雜質含量減少，而且力學性能得到改善，其與粘結劑的粘接效果更佳，以聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯亞胺等配制的溶液浸泡后的磨料分散性佳，不易團聚，加入殼聚糖、鋰基膨潤土等原料后，磨料在溶液中形成不沉淀、絮凝的穩(wěn)定體系，干燥后的粉體與粘結劑的潤濕性和相容性更佳，粘結緊密牢固，加入的納米碳球有效的提高了砂輪的散熱導熱性能，提高結構致密度，而以氟碳樹脂作為粘結劑使得砂輪表面更為光潔，不易粘附廢肩，易于清理；本發(fā)明制備的超細粒度CBN砂輪胚體強度高，表面光滑致密，耐磨耐蝕，散熱快速，不易損傷工件，可應用于高精度的金屬零件磨削用。
【具體實施方式】
[0009]該實施例的超細粒度CBN砂輪由以下重量份的原料制成:粒度< 5 μπι的CBN磨料30、粒度< 5 μπι的微晶陶瓷磨料15、納米碳球2、納米三氧化二鐵0.8、粘結劑2、鋰基膨潤土 1、氫氟酸(濃度40%)適量、聚苯乙烯磺酸鈉0.5、聚乙烯亞胺0.4、殼聚糖1、去離子水60。
[0010]其中粘結劑由以下重量份的原料制成:固含量為40%的水性氟碳乳液12、海藻酸鈉4、納米二氧化硅2、去離子水適量；其制備方法為:將海藻酸鈉溶于適量的去離子水中，攪拌至其完全溶解即可，隨后加入水性氟碳乳液、納米二氧化硅，超聲攪拌分散至物料完全混合分散均勻即得。
[0011 ] 該超細粒度CBN砂輪的制備方法為:
(1)先將CBN磨料、微晶陶瓷磨料投入氫氟酸溶液中浸泡預處理30min，隨后過濾，水洗至中性，干燥備用；
(2)將聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯亞胺投入去離子水中，攪拌至物料完全溶解后，加入步驟(I)得到的混合磨料，攪拌混合均勻，隨后再投入除粘結劑外的其它剩余成分，攪拌混合30min后靜置Ih后備用；
(3)將步驟(2)所得物料在80°C條件下干燥處理，干燥后的物料破碎，過200目篩，將過篩的物料與粘結劑混合，攪拌混合均勻后將混合物料球磨分散20min，隨后將物料裝模、成型、脫模，得胚體砂輪，其中成型壓力為40MPa，隨后將胚體砂輪送入70°C的烘箱中干燥5h后以4°C /min的速率升溫至230°C，保溫4h后自然冷卻至室溫即得該超細粒度CBN砂輪。
[0012]實施例制備得到的砂輪性能指標如下:
測試中被磨削材料為工具鋼，磨削方式為橫向磨削，砂輪圓周速度:100m/s，工作臺速度:0.05m/s，磨削深度:0.025_。
[0013]本實施例制備的砂輪較傳統(tǒng)的樹脂CBN砂輪磨削比平均提高320%，平均修整間隔時間延長8倍，使用壽命延長8倍以上。經過60min的磨削，工件表面的粗糙度僅為
0.02 μ m，工件表面無燒傷，最大磨削速度可達152m/s。
【主權項】
1.一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪，其特征在于，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒度彡5 μ m的CBN磨料30-40、粒度彡5 μ m的微晶陶瓷磨料15-18、納米碳球2-3、納米三氧化二鐵0.8-1、粘結劑2-3、鋰基膨潤土 1-2、氫氟酸(濃度40%)適量、聚苯乙烯磺酸鈉0.5-0.8、聚乙烯亞胺0.4-0.5、殼聚糖1-1.5、去離子水60-65。2.如權利要求1所述的一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪，其特征在于，所述的粘結劑由以下重量份的原料制成:固含量為40-45%的水性氟碳乳液12-15、海藻酸鈉4-5、納米二氧化硅2-3、去離子水適量；其制備方法為:將海藻酸鈉溶于適量的去離子水中，攪拌至其完全溶解即可，隨后加入水性氟碳乳液、納米二氧化硅，超聲攪拌分散至物料完全混合分散均勻即得。3.如權利要求1所述的一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為: (1)先將CBN磨料、微晶陶瓷磨料投入氫氟酸溶液中浸泡預處理30-40min，隨后過濾，水洗至中性，干燥備用； (2)將聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯亞胺投入去離子水中，攪拌至物料完全溶解后，加入步驟(I)得到的混合磨料，攪拌混合均勻，隨后再投入除粘結劑外的其它剩余成分，攪拌混合30-40min后靜置l_2h后備用； (3)將步驟(2)所得物料在80-100°C條件下干燥處理，干燥后的物料破碎，過200-300目篩，將過篩的物料與粘結劑混合，攪拌混合均勻后將混合物料球磨分散20-30min，隨后將物料裝模、成型、脫模，得胚體砂輪，其中成型壓力為40-50MPa，隨后將胚體砂輪送入70-80 0C的烘箱中干燥5-6h后以4-5°C /min的速率升溫至230-250 °C，保溫4_5h后自然冷卻至室溫即得該超細粒度CBN砂輪。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含納米碳球的高表面光滑度超細粒度CBN砂輪，該砂輪在制備過程中先對超細粒度的CBN磨料、微晶陶瓷磨料進行預處理，處理后的磨料力學性能得到改善，與粘結劑的粘接效果更佳，以聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯亞胺等配制的溶液處理后的磨料分散性佳，不易團聚，磨料在溶液中形成不沉淀、絮凝的穩(wěn)定體系，干燥后的粉體與粘結劑的潤濕性和相容性更佳，粘結緊密牢固，加入的納米碳球有效的提高了砂輪的散熱導熱性能，提高結構致密度，而以氟碳樹脂作為粘結劑使得砂輪表面更為光潔，不易粘附廢屑，易于清理；該砂輪強度高，表面光滑致密，耐磨耐蝕，散熱快速，不易損傷工件，可應用于高精度的金屬零件磨削用。
【IPC分類】C09J11/06, B24D3/34, C09J127/12, C09J105/04, B24D3/02, B24D18/00
【公開號】CN105127914
【申請?zhí)枴緾N201510535860
【發(fā)明人】任麗萍, 任威銘
【申請人】安徽威銘耐磨材料有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月27日