一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其重量組成為ZrO2 43?48份、Al2O3 38?42份、Cr3O3 1.2?1.8份、CaO 3.5?4.5份、Na2SiO3 3?4份、TiCl4 0.4?0.6份；使用Na2SiO3水溶液與TiCl4反應(yīng)形成一種均勻的膠體，替代傳統(tǒng)的高分子材料作為粘結(jié)劑，減少了制備過程中脫脂（脫粘結(jié)劑）步驟；由于使用無機(jī)粘結(jié)劑，使用研磨石內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，Na2SiO3與TiCl4水解物形成鈦硅酸鹽膠體，提高了產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度提高了5?10MPa，密度達(dá)到3.5?3.6g/cm3，能夠用于硬金屬的切削加工，提高切削效率15?20%。構(gòu)件表面光潔度達(dá)到13級(jí)以上，同時(shí)表面光亮度達(dá)到鏡面效果。
【專利說明】
一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磨削既是一種古老的加工方法，又是一個(gè)嶄新的技術(shù)領(lǐng)域。它在世界范圍內(nèi)被廣 泛使用，尤其在機(jī)械制造業(yè)的精密加工方面，磨削對(duì)許多部門產(chǎn)生著不可忽視的影響。
[0003] 我國是世界上最早應(yīng)用磨削方法的國家，進(jìn)入21世紀(jì)后，磨料生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)迅速 發(fā)展的時(shí)期，產(chǎn)量增長很快，這一增長標(biāo)志著機(jī)械制造業(yè)中精密加工部分的增加，但也反映 出磨料的非磨削應(yīng)用比例的大幅度增加。這主要是用于國防及制造精細(xì)陶瓷而使用的ai2〇3和SiC微粉，其用量已達(dá)總產(chǎn)的40%。
[0004] 目前市場(chǎng)上，針對(duì)零件表面處理的研磨拋光材料主要有棕剛玉（白剛玉)材質(zhì)的研 磨石、樹脂材質(zhì)的塑膠研磨石、高鋁瓷(高頻瓷)拋光石、振動(dòng)拋光鋼珠、各類研磨劑、各類光 亮劑等，這些研磨拋光材料的主要功能如下表所示：
[0005]
[0006]研磨介質(zhì)包括研磨石、拋光石、研磨劑、光澤劑等研磨拋光材料，每種材料都有自 己的應(yīng)用范圍，如塑膠研磨石用于材質(zhì)較軟的材料，如鋁、鋅、銅、塑料等；陶瓷類研磨石用 于材質(zhì)較硬的材料，如鐵、不銹鋼、白鐵、鋼材等;拋光材質(zhì)為鐵的零件，需要用到鐵光澤劑， 拋光材質(zhì)為銅的零件，需要用到銅光澤劑，手工具切削劑用于各類扳手、套筒、批咀去黑膜、 去氧化皮，如果用于其他零件，將可能會(huì)腐蝕、破壞零件。
[0007]陶瓷研磨石主要用于鋁合金、鋅合金、銅、樹脂（塑料）等材質(zhì)較軟的產(chǎn)品表面拋 光，電鍍前細(xì)磨，常用于家私五金(如拉手、鎖具等)及箱包(如皮帶扣、箱包扣、鞋扣等），主 要有園形、三角形、斜三角形、園柱形、斜園柱形。
[0008]陶瓷研磨石主要組成有氧化鋁、氧化錯(cuò)、氧化鎂、氧化1丐、氧化娃、氧化鈦、氧化鐵 的氧化物類陶瓷;諸如氮化鋁、氮化硅、氮化鈦的氮化物類陶瓷;諸如碳化硅、碳化鈦、碳化 鎢的碳化物類陶瓷;諸如硼化鋯、硼化鈦的硼化物類陶瓷等。
[0009] 作為陶瓷研磨石粘結(jié)劑，例如，可以為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等聚 烯烴;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸類樹脂；聚苯乙烯等苯乙烯類樹脂； 聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯等聚酯；聚醚； 聚乙稀醇；它們的共聚物等各種樹脂；各種錯(cuò);石錯(cuò)；尚級(jí)脂肪酸（例如硬脂酸）；尚級(jí)醇；尚 級(jí)脂肪酸酯;高級(jí)脂肪酸酰胺等各種有機(jī)粘結(jié)劑。
[0010] 使用高分子材料作為粘結(jié)劑，這就要求對(duì)成型實(shí)體進(jìn)行脫脂處理（脫粘結(jié)劑處 理），一般是加熱成型體，從而從成型體中除去粘結(jié)劑。而且使用高分子材料作粘結(jié)劑，成型 產(chǎn)品表面粗糙度大，研磨力不高，長期使用研磨力下降;并且產(chǎn)品硬度低，密度低，難以用于 加工硬金屬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明目的在于提供一種密度高、切削效率高、適用于加工硬金屬的研磨石及其 制造方法。
[0012] 實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的技術(shù)方案：
[0013] 一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其重量組成為Zr02 43-48份、Al2〇3 38-42份、Cr3〇3 1.2- 1.8份、〇&0 3.5-4.5份、恥23103 3-4份、11(：14 0.4-0.6份；
[0014] 其制備步驟如下：
[0015] (1)根據(jù)配比進(jìn)行計(jì)量稱重；
[0016] (2)混料，將Zr02、Al2〇3、Cr3〇 3、CaO通過攪拌和研磨混合均勻
[0017] (3)Na2Si03和TiCU加入，先將Na2Si0 3配成重量濃度為5-10%水溶液，逐步加入 TiCl4,加入過程中保持?jǐn)嚢?，形成一種均勻體系；
[0018] (4)將步驟2和步驟3的物料混合在一起，加水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍?br>[0019] (5)根據(jù)產(chǎn)品的要求，選擇相應(yīng)的模具，進(jìn)行壓鑄成型；
[0020] (6)將壓鑄成型的產(chǎn)品烘干；
[0021] (7)將烘干后產(chǎn)品燒結(jié)成型。
[0022]其優(yōu)選的配比為：Zr02 45份、Al2〇3 40份、Cr3〇3 1.5份、CaO 4.0份、Na2Si03 4份、 TiCl4 0.5份。
[0023] 壓鑄成型壓力為300MPa_400MPa。
[0024] 烘干溫度為 300_35(TC。
[0025] 燒結(jié)成型溫度 145(TC-152(TC。
[0026] 本發(fā)明的特點(diǎn)及效果
[0027]使用Na2Si03水溶液與TiCl4反應(yīng)形成一種均勻的膠體，替代傳統(tǒng)的高分子材料作 為粘結(jié)劑，減少了制備過程中脫脂(脫粘結(jié)劑)步驟；由于使用無機(jī)粘結(jié)劑，使用研磨石內(nèi)部 結(jié)構(gòu)更加致密，Na2Si03與TiCl4水解物形成鈦硅酸鹽膠體，提高了產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度，抗折強(qiáng) 度提高了 5-10MPa，密度達(dá)到3.5-3.6g/Cm3，能夠用于硬金屬的切削加工，提高切削效率15- 20%o
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029] 實(shí)施例1
[0030]按總重量為20kg，組成為Zr02 45份、Ah〇3 40份、Cr3〇3 1.5份、CaO 4.0份、Na2Si034份、TiCl4 0.5份分別計(jì)量稱重；將稱量好的2"2^1203、〇30 3工&0攪拌后，再研磨混合均 勻；
[0031]粘結(jié)劑鈦硅酸鹽均勻鹽的制備:先將Na2Si03配成重量濃度為5 %水溶液，逐步加入 TiCl4,加入過程中保持?jǐn)嚢瑁纬梢环N均勻體系。
[0032]將研磨均勻的物料和上步制備的均勻膠體混合在一起，加水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍?br>[0033] 選擇底面直徑5cm，高度為10cm模具進(jìn)行壓鑄成型，壓力為350MPa;
[0034]將壓鑄成型的產(chǎn)品在300°C烘干；
[0035]將烘干后產(chǎn)品在1450°C燒結(jié)成型。
[0036]制備產(chǎn)品抗折強(qiáng)度為160MPa，密度為3.6g/cm3,用于不銹鋼等硬金屬切削，切削效 率比用高分子材料作粘結(jié)劑的高20%。
[0037] 實(shí)施例2
[0038]按總重量為20kg，組成為Zr02 43份、Ah〇3 42份、Cr3〇3 1.5份、CaO 4.0份、Na2Si034份、TiCl4 0.5份分別計(jì)量稱重；將稱量好的2"2^1203、〇30 3工&0攪拌后，再研磨混合均 勻；
[0039]粘結(jié)劑鈦硅酸鹽均勻鹽的制備:先將Na2Si03配成重量濃度為8 %水溶液，逐步加入 TiCl4,加入過程中保持?jǐn)嚢?，形成一種均勻體系。
[0040]將研磨均勻的物料和上步制備的均勻膠體混合在一起，加水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍?br>[0041 ] 選擇底面直徑10cm，高度為20cm模具進(jìn)行壓鑄成型，壓力為400MPa;
[0042]將壓鑄成型的產(chǎn)品在350°C烘干；
[0043]將烘干后產(chǎn)品在1500°C燒結(jié)成型。
[0044]制備產(chǎn)品抗折強(qiáng)度為155MPa，密度為3.5g/cm3，用于不銹鋼等硬金屬切削，切削效 率比用高分子材料作粘結(jié)劑的高15%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其重量組成為Zr〇2 43-48份、Al2〇3 38-42份、Cr3〇3 1.2-1.8 份、〇&0 3.5-4.5份、恥231033-4份、11(：14 0.4-0.6份； 其制備步驟如下： (1)根據(jù)配比進(jìn)行計(jì)量稱重； (2 )混料，將Zr02、Al2〇3、Cr3〇3、CaO通過攪拌和研磨混合均勻 (3) Na2Si03和TiCl4加入，先將Na2Si03配成重量濃度為5-10%水溶液，逐步加入TiCl4， 加入過程中保持?jǐn)嚢瑁纬梢环N均勻體系； (4) 將步驟2和步驟3的物料混合在一起，加水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍? (5) 根據(jù)產(chǎn)品的要求，選擇相應(yīng)的模具，進(jìn)行壓鑄成型； (6) 將壓鑄成型的產(chǎn)品烘干； (7) 將烘干后產(chǎn)品燒結(jié)成型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其其特征在在于:Zr02 45份、Al2〇3 40份、Cr3〇3 1.5份、CaO 4.0份、Na2Si03 4份、TiCl4 0.5份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其其特征在在于壓鑄成型壓力為300MPa-400MPa〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其其特征在在于烘干溫度為300-350°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的鋯鋁陶瓷質(zhì)研磨石，其其特征在在于燒結(jié)成型溫度1450° C-1520° C〇
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK105837207SQ201610173399
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】沈麗華, 王林丹, 沈川江, 呂阿琴
【申請(qǐng)人】湖州華通研磨制造有限公司