一種低溫燒結陶瓷結合劑、砂輪及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種低溫燒結陶瓷結合劑，同時還涉及采用該低溫燒結陶瓷結合劑的砂輪以及砂輪的制備方法，屬于磨料、磨具技術領域。
【背景技術】
[0002]超硬材料磨具被廣泛的應用于機械加工領域，例如:汽車、電子、空調、光學鏡片等行業的精加工，尤其是金剛石和立方氮化硼固結砂輪，在當前的磨削加工技術中占有主導地位，目前的陶瓷結合劑砂輪主要由超硬磨料和陶瓷結合劑以及填充料混合呈一定的形狀燒結而成。而傳統的陶瓷結合劑的制備工藝都是通過含有各種不同的金屬氧化物的原料，按照一定的配比混合均勻，經過熔融、快淬、粉碎、球墨等制備工藝，然后獲得的某一特定燒結溫度的結合劑。例如中國專利CN103072094公開了一種大規格陶瓷高速砂輪用結合劑，由粘土、常識份、高硼玻璃為原料燒結而成。傳統的陶瓷結合劑的冶煉工藝較復雜，而且費時費力，成本較高，而且現有的陶瓷結合劑由于具有特定的燒結溫度，只能夠針對特定的磨料，不具有普適性，而且燒結溫度調節費時費力。
[0003]玻璃粉的制備工藝與陶瓷結合劑的冶煉工藝類似，組分的差異，大致兩者性能上得差別，但是目前玻璃粉種類眾多，例如石英玻璃、高硅氧玻璃、鈉硅玻璃、鉛硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷硅酸鹽玻璃燈，可將不同種類的玻璃粉復配調整玻璃粉的組成，形成具有結合劑性能的組合物，作為陶瓷結合劑，使陶瓷結合劑研制的新方向。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種燒結溫度在680°C?720°C之間的低溫燒結陶瓷結合劑。
[0005]同時，本發明還提供一種上述低溫燒結陶瓷結合劑的制備方法。
[0006]再者，本發明提供一種采用上述低溫燒結陶瓷結合劑的砂輪。
[0007]最后，本發明提供一種上述砂輪的制備方法。
[0008]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0009]—種低溫燒結陶瓷結合劑，由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉20%?25%，鈉鈣硅玻璃粉28%?33%，硼硅酸鹽玻璃粉44%?49%。
[0010]優選的，低溫燒結陶瓷結合劑，由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉23%，鈉鈣硅玻璃粉31%，硼硅酸鹽玻璃粉46%。
[0011]低溫燒結陶瓷結合劑的制備方法，包括以下步驟:按照質量百分數準確取各組分，混勻、過篩，即得。
[0012]所述混勻為在混料機中混合3?5h。
[0013]所述過篩為過300目篩。
[0014]—種采用上述低溫燒結陶瓷結合劑的砂輪，由以下質量百分數的原料制成:超硬磨料50%?55%，普通磨料18%?26%，低溫燒結陶瓷結合劑20%?25%，潤濕劑3%?6% ο
[0015]所述超硬磨料為金剛石或立方氮化硼。
[0016]所述普通磨料為白剛玉。
[0017]所述潤濕劑為糊精液，糊精液的溶度為20%?30%。
[0018]砂輪的制備方法，包括以下步驟:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，燒結，冷卻即得。
[0019]所述燒結的升溫速率為2?5°C/min，燒結溫度(即陶瓷結合劑的燒結溫度)為680?720 0C，保溫時間2.5?3.5h。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]本發明中低溫燒結陶瓷結合劑由鋁硅酸鹽玻璃粉、鈉鈣硅玻璃粉和硼硅酸鹽玻璃粉組成，其中鋁硅酸鹽玻璃的軟化溫度為900?950°C，鈉鈣硅玻璃的軟化溫度為800?900°C，硼硅酸鹽玻璃的軟化溫度為600?700°C，并且這3種玻璃粉的強度、硬度和性能均有差異。本發明將上述3種玻璃粉復配，各組分在限定的用量范圍內相互協同，能夠滿足結合劑流動性、強度、硬度等性能指標，并可通過調節各組分用量比例改變其燒結溫度，使結合劑在680?720°C之間具有可調燒結溫度，適用于多種磨料。該陶瓷結合劑對磨料的保持力好，具有普適性，且原料易得，成本低，適于工業化生產使用。
[0022]本發明中陶瓷結合劑的制備工藝簡單，操作簡便，只需將原料混合、過篩即可得至IJ，省去了傳統制備工藝中燒結、快淬、球磨破碎等操作步驟，更易于實現，利于工業化推廣應用。
[0023]本發明中砂輪以超硬磨料、普通磨料、潤濕劑和上述低溫燒結陶瓷結合劑為原料制備，所得砂輪表面質量高(無損傷)，滿足磨削工件所需強度和硬度，磨削效率高，使用壽命長。并且，該砂輪的制備工藝簡單，操作簡便，以陶瓷結合劑的燒結溫度為燒制溫度，易于操作實現。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
[0025]實施例1
[0026]本實施例中低溫燒結陶瓷結合劑由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉23%，鈉鈣硅玻璃粉31%，硼硅酸鹽玻璃粉46%。其制備方法為:按照質量百分數準確取各組分并加入混料機中(取料前各組分分別過300目篩)，混合3h，過300目篩3次，即得。
[0027]將上述低溫燒結陶瓷結合劑壓制成Φ 15mm X 15mm的圓柱，測得其燒結溫度為700?710 °C，流動性170 %?185 %，滿足超硬磨料使用要求。
[0028]本實施例中砂輪由以下質量百分數的原料制成:金剛石50%，白剛玉23%，上述低溫燒結陶瓷結合劑23%，糊精液4% (濃度25%)。其制備方法為:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，以2°C/min的升溫速率升至705°C，保溫3h后自然冷卻至室溫，即得。所得砂輪表面質量穩定，無損傷，平面度、平行度< 2μπι，硬度HRB 75?85，抗折強度75?85MPa，滿足工件加工使用要求。
[0029]實施例2
[0030]本實施例中低溫燒結陶瓷結合劑由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉20%，鈉鈣硅玻璃粉31%，硼硅酸鹽玻璃粉49%。其制備方法為:按照質量百分數準確取各組分并加入混料機中(取料前各組分分別過300目篩)，混合5h，過300目篩3次，即得。
[0031]將上述低溫燒結陶瓷結合劑壓制成Φ 15mm X 15mm的圓柱，測得其燒結溫度為680?690 0C，流動性150 %?160 %，滿足超硬磨料使用要求。
[0032]本實施例中砂輪由以下質量百分數的原料制成:金剛石55%，白剛玉20%，上述低溫燒結陶瓷結合劑20 %，糊精液5 % (濃度25 % )。其制備方法為:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，以3°C/min的升溫速率升至685°C，保溫3h后自然冷卻至室溫，即得。所得砂輪表面質量穩定，無損傷，平面度、平行度<2μπι，硬度HRB 55?70，抗折強度55?65MPa，滿足工件加工使用要求。
[0033]實施例3
[0034]本實施例中低溫燒結陶瓷結合劑由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉25%，鈉鈣硅玻璃粉31%，硼硅酸鹽玻璃粉49%。其制備方法為:按照質量百分數準確取各組分并加入混料機中(取料前各組分分別過300目篩)，混合5h，過300目篩3次，即得。
[0035]將上述低溫燒結陶瓷結合劑壓制成Φ 15mm X 15mm的圓柱，測得其燒結溫度為710?720°C，流動性185%?200%，滿足超硬磨料使用要求。
[0036]本實施例中砂輪由以下質量百分數的原料制成:金剛石53%，白剛玉20%，上述低溫燒結陶瓷結合劑22 %，糊精液5 % (濃度20 % )。其制備方法為:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，以5°C/min的升溫速率升至715°C，保溫2.5h后自然冷卻至室溫，SP得。所得砂輪表面質量穩定，無損傷，平面度、平行度< 2μπι，硬度HRB 85?95，抗折強度85?95MPa，滿足工件加工使用要求。
[0037]實施例4
[0038]本實施例中低溫燒結陶瓷結合劑由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉20%，鈉鈣硅玻璃粉33%，硼硅酸鹽玻璃粉47%。其制備方法為:按照質量百分數準確取各組分并加入混料機中(取料前各組分分別過300目篩)，混合5h，過300目篩3次，即得。
[0039]將上述低溫燒結陶瓷結合劑壓制成Φ 15mm X 15mm的圓柱，測得其燒結溫度為690?700 °C，流動性160 %?170 %，滿足超硬磨料使用要求。
[0040]本實施例中砂輪由以下質量百分數的原料制成:金剛石54%，白剛玉20%，上述低溫燒結陶瓷結合劑20 %，糊精液6 % (濃度30 % )。其制備方法為:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，以4°C/min的升溫速率升至695°C，保溫3.5h后自然冷卻至室溫，即得。所得砂輪表面質量穩定，無損傷，平面度、平行度< 2μπι，硬度HRB 65?75，抗折強度65?75MPa，滿足工件加工使用要求。
【主權項】
1.一種低溫燒結陶瓷結合劑，其特征在于:由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉20 %?25 %，鈉鈣硅玻璃粉28 %?33 %，硼硅酸鹽玻璃粉44 %?49 %。2.根據權利要求1所述的低溫燒結陶瓷結合劑，其特征在于:由以下質量百分數的組分組成:鋁硅酸鹽玻璃粉23%，鈉鈣硅玻璃粉31%，硼硅酸鹽玻璃粉46%。3.如權利要求1所述低溫燒結陶瓷結合劑的制備方法，其特征在于:按照質量百分數準確取各組分，混勻、過篩，即得。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述過篩為過300目篩。5.采用如權利要求1或2所述低溫燒結陶瓷結合劑的砂輪，其特征在于:由以下質量百分數的原料制成:超硬磨料50 %?55 %，普通磨料18 %?26 %，低溫燒結陶瓷結合劑20 %?25%，潤濕劑3%?6 %。6.根據權利要求5所述的砂輪，其特征在于:所述超硬磨料為金剛石或立方氮化硼。7.根據權利要求5所述的砂輪，其特征在于:所述普通磨料為白剛玉。8.根據權利要求5所述的砂輪，其特征在于:所述潤濕劑為糊精液，糊精液濃度為20%?30% ο9.如權利要求5?8中任一項所述砂輪的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:按照質量百分數準確取各原料，混勻后壓制成型，燒結，即得。10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于:所述燒結的升溫速率為2?5°C/min，燒結溫度為680?720 0C，保溫時間2.5?3.5h。
【專利摘要】本發明公開了一種低溫燒結陶瓷結合劑、砂輪及其制備方法，屬于磨料、磨具技術領域。該陶瓷結合劑由以下質量百分數的組分組成：鋁硅酸鹽玻璃粉20％～25％，鈉鈣硅玻璃粉28％～33％，硼硅酸鹽玻璃粉44％～49％；其中鋁硅酸鹽玻璃的軟化溫度為900～950℃，鈉鈣硅玻璃800～900℃，硼硅酸鹽玻璃600～700℃，并且這3種玻璃粉的強度、硬度和性能均有差異。本發明將上述3種玻璃粉復配，各組分在限定的用量范圍內相互協同，能夠滿足結合劑流動性、強度、硬度等性能指標，并可通過調節各組分用量比例改變其燒結溫度，使結合劑在680～720℃之間具有可調燒結溫度，適用于多種磨料。該陶瓷結合劑對磨料的保持力好，且原料易得，成本低，適于工業化生產使用。
【IPC分類】B24D18/00, C04B35/5831, C03C12/00, B24D3/14, C04B35/52, B24D3/34
【公開號】CN105619266
【申請號】CN201510995276
【發明人】許本超, 李克華, 蘇鴻良, 郜永娟
【申請人】鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月23日