一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法
【專利說明】 一種硼酸鎂晶須増強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制
備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金剛石磨料具有硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性好等特性，被廣泛的應(yīng)用于制作磨削硬脆材料及硬質(zhì)合金的磨具，金剛石砂輪就是其中常見的一類磨具，按照金剛石砂輪所使用的結(jié)合劑的分類可分為樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪以及陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪等，其中陶瓷結(jié)合劑砂輪是由陶瓷結(jié)合劑、金剛石磨料、填料按照一定的比例配制而成，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，這種砂輪能解決一些樹脂結(jié)合劑砂輪以及金屬結(jié)合劑砂輪存在的缺陷，具有磨削效率高、切削鋒利、自銳性好、散熱快等優(yōu)勢，特別適合高硬度、高精度材料的粗磨和精磨。
[0003]在陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備過程中，磨料、陶瓷結(jié)合劑的選擇、燒成條件等等因素均會影響陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削性能，尤其是陶瓷結(jié)合劑的性能更為重要，傳統(tǒng)的結(jié)合劑普遍存在燒結(jié)溫度高、強(qiáng)度低、對磨料的浸潤包覆性差等，直接導(dǎo)致金剛石磨料性能劣化，磨削性能大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20 μπι的金剛石磨料40-50、粒徑為10-20 μπι的鉻剛玉磨料15-20、硼酸鎂晶須4-5、納米陶瓷結(jié)合劑20-25、氧化鋯3-5、白炭黑4_5、硫酸亞鐵0.4-0.5、氧化銅0.1-0.2、乙醇10-15、聚乙烯醇2-3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。
[0006]所述的一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述的納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β -鋰霞石2-3、納米二氧化娃30-40、納米三氧化二招8-10、納米氧化鈦5-6、納米氧化鋅1_2、祕酸鈉0.1-0.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2_3，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5-8 V的速率升溫至900-1000°C，保溫煅燒2-3h，煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。
[0007]所述的一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為:
(1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50-60°C，隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、硼酸鎂晶須，高速超聲攪拌分散1.5-2h，制成分散均勻的納米溶液備用；
(2)將金剛石磨料、鉻剛玉磨料與步驟(1)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩；
(3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經(jīng)冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至550-600°C，保溫1.5-2h后，繼續(xù)升溫至650_680°C，保溫100_120min，隨后自然冷卻至室溫，即得。
[0008]本發(fā)明將納米石墨粉、鋰霞石等原料與納米量級的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒，制備成納米量級的復(fù)合納米陶瓷結(jié)合劑，這種納米陶瓷結(jié)合劑較常規(guī)的陶瓷結(jié)合劑具有更高的強(qiáng)度、韌性和更低的燒結(jié)溫度，高溫潤濕性更佳，熱膨脹系數(shù)低，對磨料的把持性好；此外，砂輪生產(chǎn)原料中加入的硼酸鎂晶須有明顯的增強(qiáng)、增韌、抗腐等功效；本發(fā)明制備的金剛石砂輪磨削性能好，工件磨削精度高，磨削速度可獲明顯提升。
【具體實(shí)施方式】
[0009]該實(shí)施例砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10 μm的金剛石磨料40、粒徑為10 μπι的鉻剛玉磨料15、硼酸鎂晶須4、納米陶瓷結(jié)合劑20、氧化鋯3、白炭黑4、硫酸亞鐵0.4、氧化銅0.1、乙醇10、聚乙烯醇2、十二烷基磺酸鈉0.2、去離子水100。
[0010]其中納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1、納米石墨粉1、β鋰霞石2、納米二氧化硅30、納米三氧化二鋁8、納米氧化鈦5、納米氧化鋅1、鉍酸鈉0.1、三氧化二硼10、納米碳化硅0.3、氧化鋰2，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5°C的速率升溫至900°C，保溫煅燒2h，煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。
[0011 ] 該實(shí)施例砂輪的制備方法為:
(1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50°C，隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、硼酸鎂晶須，高速超聲攪拌分散1.5h，制成分散均勻的納米溶液備用；
(2)將金剛石磨料、鉻剛玉磨料與步驟(1)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450°C條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩；
(3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經(jīng)冷壓成型后以4°C/min的升溫速率升溫至550°C，保溫1.5h后，繼續(xù)升溫至650°C，保溫lOOmin，隨后自然冷卻至室溫，即得。
[0012]本實(shí)施例制備得到的砂輪性能指標(biāo)如下:
測試中被磨削材料為高速鋼，磨削方式為平面磨削方式，砂輪圓周速度:150m/s，工作臺速度:0.05m/s，磨削深度:0.025mmo
[0013]本實(shí)施例制備的砂輪較傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削比平均提高182%，磨損量平均降低61%，高速鋼表面的粗糙度僅為0.04 μ m，最大磨削速度可達(dá)186m/s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20 μ??的金剛石磨料40-50、粒徑為10_20 μπι的絡(luò)剛玉磨料15-20、硼酸鎂晶須4-5、納米陶瓷結(jié)合劑20-25、氧化鋯3-5、白炭黑4_5、硫酸亞鐵0.4-0.5、氧化銅0.1-0.2、乙醇10-15、聚乙烯醇2-3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。2.如權(quán)利要求1所述的一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述的納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β-鋰霞石2-3、納米二氧化硅30-40、納米三氧化二鋁8-10、納米氧化鈦5_6、納米氧化鋅1_2、鉍酸鈉0.1-0.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2_3，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5-8 V的速率升溫至900-1000°C，保溫煅燒2-3h，煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。3.如權(quán)利要求1所述的一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為: (1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50-60°C，隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、硼酸鎂晶須，高速超聲攪拌分散1.5-2h，制成分散均勻的納米溶液備用； (2)將金剛石磨料、鉻剛玉磨料與步驟(1)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩； (3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經(jīng)冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至550-600°C，保溫1.5-2h后，繼續(xù)升溫至650_680°C，保溫100_120min，隨后自然冷卻至室溫，即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硼酸鎂晶須增強(qiáng)的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，該砂輪在制備過程中先利用納米石墨粉、β-鋰霞石等原料與納米量級的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒，制備成納米量級的復(fù)合納米陶瓷結(jié)合劑，這種納米陶瓷結(jié)合劑較常規(guī)的陶瓷結(jié)合劑具有更高的強(qiáng)度、韌性和更低的燒結(jié)溫度，高溫潤濕性更佳，熱膨脹系數(shù)低，對磨料的把持性好；此外，砂輪生產(chǎn)原料中加入的硼酸鎂晶須有明顯的增強(qiáng)、增韌、抗腐等功效；本發(fā)明制備的金剛石砂輪磨削性能好，工件磨削精度高，磨削速度可獲明顯提升。
【IPC分類】B24D3/14, C04B35/14, B24D3/34, B24D18/00
【公開號】CN105252433
【申請?zhí)枴緾N201510615409
【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】2016年1月20日
【申請日】2015年9月24日