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一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制作方法

文檔序號:10673677閱讀:921來源:國知局
一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金剛石砂輪的技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末72~78份,陶瓷結(jié)合劑10~18份,樹脂結(jié)合劑8~15份。本發(fā)明的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪具有較高的耐熱性,耐磨性,對金剛石具有較好的把持力,自銳性好、效率高。
【專利說明】
一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金剛石砂輪的技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪。
【背景技術(shù)】
[0002]目前絕大部分人工合成的金剛石都為粉末狀或細(xì)小的顆粒狀,為了利用金剛石進(jìn)行高精度、高效率磨削加工,通常采用稱之為結(jié)合劑的物質(zhì)將金剛石磨粒粘結(jié)起來并制成具有一定強(qiáng)度和形狀的磨具,以便于安裝在各種磨床上進(jìn)行磨削加工。與其它磨料如剛玉、碳化硅相比,用金剛石砂輪進(jìn)行磨削時,具有以下優(yōu)點(diǎn):磨削效率高;耐磨性高,磨粒本身消耗很少,具有很高的使用壽命,特別是在磨削硬、脆工件時最為明顯;磨粒硬度和耐磨性高,磨粒能長久保持鋒利,容易切入工件,實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力磨削;磨削的工件精度高、表面質(zhì)量好。金剛石砂輪應(yīng)用已滲透到機(jī)械加工、汽車制造、航空航天、生物、醫(yī)療器具、電子信息、建筑、交通、地質(zhì)采礦、藝術(shù)、新材料等各個領(lǐng)域。
[0003]在砂輪中用于固結(jié)金剛石磨粒的結(jié)合劑有樹脂、金屬和陶瓷三種材料,其中樹脂結(jié)合劑自銳性好,砂輪磨削效率高,磨削發(fā)熱量小,并且可以改善工件表面的粗糙度;金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的強(qiáng)度高,工作面幾何形狀保持性好,壽命長,耐沖擊;陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪經(jīng)高溫?zé)?,陶瓷結(jié)合劑材料熱穩(wěn)定性好,在磨削高溫下仍能對金剛石磨料保持較高的把持力,砂輪使用壽命長,磨削能力強(qiáng)、磨削溫度低、自銳性強(qiáng),鋒利狀態(tài)持久,磨削效率高。
[0004]但是這三種結(jié)合劑仍不能完全滿足金剛石砂輪的要求:樹脂結(jié)合劑是有機(jī)材料,受樹脂本征性能限制,砂輪耐熱性、耐水性、耐磨性較差,不能進(jìn)行精密成型磨削;金屬結(jié)合劑金剛石砂輪自銳性差、效率低;在金剛石砂輪制造過程中,陶瓷結(jié)合劑對金剛石的潤濕性差,大大降低了結(jié)合劑對金剛石的把持力,磨具在磨削過程中金剛石容易脫落,損耗大。目前,為了提高金剛石砂輪性能,本領(lǐng)域的研究方向主要集中在新型金剛石結(jié)合劑的開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其具有較高的耐熱性,耐磨性,對金剛石具有較好的把持力,自銳性好、效率高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所要解決的技術(shù)方案為:
[0007]本發(fā)明提供一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末72?78份,陶瓷結(jié)合劑10?18份,樹脂結(jié)合劑8?15份。
[0008]本發(fā)明的金剛石粉末72?78份最為合適,在這個范圍內(nèi),金剛石砂輪具有最好的性能,如果過高則易使混料混合不均勻,出現(xiàn)結(jié)團(tuán),加工面易出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象,過低則出現(xiàn)損耗過快,砂輪壽命降低。
[0009]優(yōu)選地,本發(fā)明所述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁10?25份,二氧化硅20?30份,鋁礦渣5?10份,氮化硼10?16份,二氧化鈦3?7份,氧化釤I?5份。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑原料配伍合理,其中二氧化鈦能改善對金剛石的潤濕性,但加入量過多會使結(jié)合劑析晶,反而降低結(jié)合劑潤濕性,與其它原料配伍,還能提高砂輪的性能;氧化鋁硬度高,可起到骨架作用,可以顯著提高結(jié)合劑的抗彎強(qiáng)度,鋁礦渣能夠進(jìn)一步提高陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)性能和成品性能;氧化釤具有細(xì)化晶粒、凈化材料表面和界面的作用,還能夠顯著提高陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)反應(yīng)活性和燒結(jié)快的機(jī)械性能,提高陶瓷結(jié)合劑對金剛石的把持力,還能降低燒結(jié)溫度,節(jié)省能源。
[0010]優(yōu)選地,本發(fā)明所述的樹脂結(jié)合劑為超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉,其與陶瓷結(jié)合劑配伍,制備金剛石砂輪具有較好的性能,能夠與本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑具有最好的配伍性。
[0011]優(yōu)選地,本發(fā)明所述的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末75份,陶瓷結(jié)合劑14份,樹脂結(jié)合劑11份。
[0012]更優(yōu)選地,本發(fā)明所述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁17份,二氧化硅25份,鋁礦渣8份,氮化硼13份,二氧化鈦5份,氧化釤3份。
[0013]優(yōu)選地,本發(fā)明所述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為35?40μπι的比例為55?70%,余下比例粒徑小于35?40μπι,總比例為100%。超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉粒徑為35?40μπι的比例為55?70%時,金剛石砂輪坯體具有較好的燒結(jié)反應(yīng)活性,砂輪的耐火性和耐磨性得到顯著提高。
[0014]優(yōu)選地,本發(fā)明所述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為20?40μπι的比例為40?50%,粒徑為5?20μηι的比例為20?30%,粒徑為I?5μηι的比例為20?40%,總百分比為100%。不同粒徑比例摻和,能夠顯著提高陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)活性
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[0016]本發(fā)明的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪使用時,既保持了樹脂結(jié)合劑自銳性好,砂輪磨削效率高,磨削發(fā)熱量小,并且可以改善工件表面的粗糙度的特點(diǎn);同時也具有陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪經(jīng)高溫?zé)?,陶瓷結(jié)合劑材料熱穩(wěn)定性好,在磨削高溫下仍能對金剛石磨料保持較高的把持力,砂輪使用壽命長,磨削能力強(qiáng)、磨削溫度低、自銳性強(qiáng),鋒利狀態(tài)持久,磨削效率高的優(yōu)點(diǎn),顯著改善了樹脂結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑存在的不足。顯著提高金剛石砂輪的耐火性和耐磨性。經(jīng)試驗(yàn),相比現(xiàn)有技術(shù)制備的樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪或者陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的耐火度提高50?100°C,抗彎強(qiáng)度提高20?36MPa;在數(shù)控磨床上使用時,大負(fù)荷強(qiáng)力磨削的單程切深可達(dá)8_以上(普通樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪一般磨削的進(jìn)刀量為0.丨?^2mm,現(xiàn)有的優(yōu)秀強(qiáng)力磨削砂輪的單次進(jìn)刀量也只有2?3mm);在同等測試條件下,與傳統(tǒng)樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪相比,本發(fā)明制備的復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪在磨削效率、使用壽命和產(chǎn)品價格方面的綜合效益可以提高80%以上;本發(fā)明的金剛石砂輪保型性為36?42um/cm(—般的金剛石砂輪保型性100um/cm以上),較現(xiàn)有技術(shù)的顯著提高。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明,但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1
[0019]—種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末72份,陶瓷結(jié)合劑18份,超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉8份。
[0020]上述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁25份,二氧化硅20份,鋁礦渣10份,氮化硼10份,二氧化鈦7份,氧化釤I份。
[0021 ] 上述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為37μπι的比例為55%,粒徑小于37μπι的比例為
45%。
[0022]上述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為40μπι的比例為40%,粒徑為5μπι的比例為20%,粒徑為小于Iym的比例為40%。
[0023]陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法如下:
[0024](I)取超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉、二氧化硅、氧化鋁、鋁礦渣、氮化硼、二氧化鈦和氧化釤,放入混料機(jī)中混合24小時,得到復(fù)合結(jié)合劑;
[0025](2)將金剛石粉末與復(fù)合結(jié)合劑放入混料機(jī)內(nèi)混合18小時,然后慢慢加入金剛石粉末與復(fù)合結(jié)合劑總重量的I %的丙烯酸乳液繼續(xù)混合5小時,再過100目標(biāo)準(zhǔn)篩,得砂輪混合料;
[0026](3)將砂輪混合料平緩均勻投入模具內(nèi)并刮平,置入液壓機(jī)定模熱壓,溫度為250°C,壓力為130MPa,保壓2小時,冷卻出模后得砂輪坯體;
[0027](4)將砂輪坯體置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié),6小時升溫至250°C,然后分段升溫至最終燒結(jié)溫度700°C,保溫3小時,冷卻至室溫取出;
[0028](5)將燒結(jié)后的砂輪坯體在車床和磨床上加工,檢驗(yàn)合格后包裝、入庫,得成品。
[0029]實(shí)施例2
[0030]—種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末73份,陶瓷結(jié)合劑16份,超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉9份。
[0031]上述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁21份,二氧化硅23份,鋁礦渣9份,氮化硼11份,二氧化鈦6份,氧化釤2份。
[0032]上述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為36μπι的比例為60%,粒徑小于36μπι的比例為40%。
[0033]上述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為20?40μπι的比例為50%,粒徑為5?20μπι的比例為30%,粒徑為I?5μηι的比例為20%。
[0034]陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法同實(shí)施例1。
[0035]實(shí)施例3
[0036]—種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末75份,陶瓷結(jié)合劑14份,樹脂結(jié)合劑11份。
[0037]上述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁17份,二氧化硅25份,鋁礦渣8份,氮化硼13份,二氧化鈦5份,氧化釤3份。
[0038]上述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為40μπι的比例為65%,粒徑小于40μπι的比例為
35%。
[0039]上述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為25μπι的比例為45%,粒徑為20μπι的比例為25%,粒徑為小于3μηι的比例為30%。
[0040]陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法同實(shí)施例1。
[0041 ] 實(shí)施例4
[0042]—種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末76份,陶瓷結(jié)合劑12份,超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉13份。
[0043]上述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁13份,二氧化硅28份,鋁礦渣6份,氮化硼14份,二氧化鈦4份,氧化釤4份。
[0044]上述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為38μπι的比例為70%,粒徑小于38μπι的比例為30%。
[0045]上述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為20?40μπι的比例為50%,粒徑為5?20μπι的比例為20%,粒徑為I?5μηι的比例為30%。
[0046]陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法同實(shí)施例1。
[0047]實(shí)施例5
[0048]—種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末78份,陶瓷結(jié)合劑10份,超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉15份。
[0049]上述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁10份,二氧化硅30份,鋁礦渣5份,氮化硼16份,二氧化鈦3份,氧化釤5份。
[0050]上述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為35μπι的比例為60%,粒徑小于35μπι的比例為40%。
[0051 ] 上述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為20μπι的比例為40%,粒徑為ΙΟμπι的比例為25%,粒徑為小于5μηι的比例為35%。
[0052]陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪的制備方法同實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末72?78份,陶瓷結(jié)合劑10?18份,樹脂結(jié)合劑8?15份; 所述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁10?25份,二氧化硅20?30份,鋁礦渣5?1份,氮化硼1?16份,二氧化鈦3?7份,氧化釤I?5份; 所述的樹脂結(jié)合劑為超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,由以下重量份的原料制成:金剛石粉末75份,陶瓷結(jié)合劑14份,樹脂結(jié)合劑11份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,所述的陶瓷結(jié)合劑,由以下重量份的原料制成:氧化鋁17份,二氧化硅25份,鋁礦渣8份,氮化硼13份,二氧化鈦5份,氧化釤3份。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于:所述的超細(xì)聚酰亞胺樹脂粉中粒徑為35?40μπι的比例為55?70%。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷樹脂復(fù)合結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于:所述的陶瓷結(jié)合劑原料中,粒徑為20?40μπι的比例為40?50%,粒徑為5?20μπι的比例為20?30%,粒徑為I?5μηι的比例為20?40%,總百分比為100%。
【文檔編號】B24D3/02GK106041766SQ201610465908
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】蔡元沛, 楊迪升, 郭新玲, 梁安寧, 龍慧玲, 宿恒, 唐昆
【申請人】桂林創(chuàng)源金剛石有限公司
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