CN101353566B - 一种磁力研磨磨料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁性磨料，以及一种制备这种磁性磨料的方法。所述磁性磨料是一种具有核膜结构的针形或球形磁性磨料，它的核为不锈钢针或不锈钢球，它的膜为陶瓷，通过本发明提供的磁性磨料制备方法，得到一种抛光或磨削能力强，能形成理想磁刷的磁性磨料。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁力研磨磨料及其制备方法。
背景技术
磁力研磨技术是一种光整加工技术，由于其使用的磁性磨料可以形成具有自锐性，特殊的适应性的磁刷。因此，此项技术正越来越多的被应用于生产领域，尤其是复杂形状工件和精密抛光领域。磁性磨料的制备是磁性研磨技术中的重要部份，也是制约磁性研磨技术发展的重要因素。因此发明一种研磨能力强，研磨效率高的磁性磨料就成了当前的首要任务，而且，新型磁性磨料的研制成功对于磁性研磨技术的快速发展有着深远的意义。自上世纪70年代出现磁性研磨技术以来，所用磨料大都是采用将铁粉与硬质磨料微粉混合，经过热压烧结或粘结制成复合相磁性磨料，或是使用不锈钢细针或不锈钢球作为磨料，用于工件的毛刺去除或者是表面抛光。一项公开技术中曾经提到一种复合相磁力研磨磨料，其组分及重量百分比为：粒径为80μm～200μm的铁粉70wt％～80wt％、粒径为5μm～20μm的Al2O3磨粉10wt％～20wt％、粒径≤100nm的Al2O3纳米粉8wt％～12wt％。组分中的Al2O3纳米粉(粒径≤100nm)经烧结后可在铁粉颗粒表面形成硬度较高的包裹层。另一项公开技术中提到一种磁性磨料，其组分包括，铁粉60wt％～90wt％，硬质磨料粉10wt％～wt40％，氰烯丙烯酸酯胶3wt％～5wt％经粘结后制得一种磁性复合相磨料，但无论是通过粘结制成的复合相磨料还是通过热压烧结制成的复合相磨料，都具有强磁性，所以在磁场中容易相互吸引成团，很难形成理想的磁刷，从而导致磁性研磨的工作效率较低，而现有技术中采用表面无包裹物的不锈钢针或不锈钢球作为磁性磨料，这种磨料虽然能够在磁场中形成类似毛刷状的磁刷，但它的抛光或磨削能力不理想，尤其在使用这种磨料去抛光不导磁的工件时，显得磨削能力较弱。
发明内容
本发明旨在提供一种能够有效提高磁力研磨不锈钢针或不锈钢球磨料的抛光或磨削能力、在磁场中不发生团聚、能形成理想磁刷的磁性磨料。
本发明同时提供了一种制造磁性磨料的方法，通过本方法可以制备能够有效提高磁力研磨不锈钢针或不锈钢球磨料的抛光或磨削能力、在磁场中不容易发生团聚、能形成理想磁刷的磁性磨料。
为了解决上述技术问题，本发明采用在不锈钢针或不锈钢球表面包裹陶瓷材料的方法，制得一种具有“核”“膜”结构的磁性磨料，该种磨料由于其“核”为不锈钢针或不锈钢球，而不是铁粉，与铁粉相比，不锈钢具有低剩磁的特性，而剩磁是材料磁性大小的表征，采用不锈钢针或不锈钢球作为磁性磨料的核，磁性磨料在磁场中不会发生团聚。本发明在不锈钢针或不锈钢球表面包裹了一层硬质的“膜”，这层“膜”是以刚玉或者三氧化二铝为主要成份的陶瓷材料，优选为刚玉。刚玉，是主要成分为三氧化二铝的矿物，因其硬度高，耐磨性好而成为本领域的技术人员常用的磨料原材料之一。本发明所制得的“核”为钢针或钢球，“膜”为陶瓷的磁性磨料，解决了不锈钢针或不锈钢球磨料抛光或磨削能力低的问题，而且经过陶瓷材料包裹的不锈钢针或不锈钢球磨料，不会在磁场中发生团聚，可以在磁场中形成理想的磁刷。
本发明提供了一种磁性磨料，该磨料是具有核膜结构的针形或球形磨料，其中，所述的核为钢针或钢球，所述的膜为陶瓷。
本发明提供了上述的磁性磨料的制备方法，其主要包括以下步骤：
a.将陶瓷粉、水混合，制成浆料；
b.将钢球或者钢针，放入模具内，在模具中倒入上述步骤制备的浆料，常温固化，脱模，制成核为钢针或钢球、膜为浆料的磨料初坯；
c.烧结上述步骤中的磨料初坯，制得磁性磨料。
下面，将详细说明本发明。
本发明中提供了一种磁性磨料，这种磨料是具有一种“核”“膜”结构的磁性磨料，其中，“核”为钢针或钢球，＂膜”为陶瓷。
上面提到的钢针的直径为0.5mm～2mm、长度为5mm～20mm，钢球的直径为0.5mm～2mm。
作为磨料＂核＂的钢针或钢球可以是普通钢针或钢球，也可以是不锈钢针或不锈钢球，优选不锈钢针或不锈钢球。
作为磨料＂膜”的材料是将陶瓷粉、水按比例混合，烧结后制得的陶瓷。
其中陶瓷粉的成分为刚玉、高岭土、硅微粉，烧制陶瓷时各组分重量比为刚玉：高岭土：硅微粉：水16:1:1:2。
上面提到的陶瓷材料中的主要成分刚玉，而刚玉是Al2O3(三氧化二铝)的矿物，其莫氏硬度高达9，仅次于金刚石，因此它可用作为一种性能优异的磨料，抛光粉。虽然主要成分为刚玉的陶瓷材料为本发明的优选材料，但还有其他一些工程陶瓷可以应用于磨料领域，具体举例如氧化锆、氮化硅、碳化硅等。
制备初胚时，先将不锈钢针或不锈钢球放入磨具中，然后再将浆料倒入磨具，经常温固化、脱模后制成磨料初胚，这种初胚其内部为不锈钢针或不锈钢球，在不锈钢针或不锈钢球的表面裹有浆料层，对初胚进行烧结，烧结时在金属表面会形成陶瓷层，烧结温度不宜过高，温度过高，一方面会造成能源的浪费，另一方面，过高的温度会使磨料变形，烧结时间为24～48h。
烧结时由陶瓷粉、水制成的浆料在不锈钢针或不锈钢球表面会形成陶瓷膜。
制备浆料时所采用的物料混合方式为机械搅拌混合。
烧结时所使用的高温炉为使用温度不低于本发明中磨料烧结温度的普通高温炉。
制备初胚过程中所用的模具，其型腔的形状与不锈钢针或不锈钢球的形状相匹配，制作磨料初胚时，先将不锈钢针或不锈钢球放入型腔内，再倒入制好的浆料，在常温下固化一段时间后，得到膜为浆料，核为不锈钢针或不锈钢球的磨料初胚。
烧结磨料初胚后得到的磨料，其特征在于:磨料的膜的厚度为0.25～0.7mm。
磨料制备方法包括以下步骤：
a.陶瓷粉、水混按比例制成浆料。
b.将钢球或者钢针，放入模具内，然后在磨具中倒入浆料，在常温下经固化、脱模，制成钢球或钢针为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
c.将上述磨料初胚送入高温炉中进行烧结，得到钢球或钢针为“核”，陶瓷为＂膜”的针形或球形磁性磨料。
步骤a中，所述陶瓷粉由刚玉、高岭土、硅微粉组成。
步骤a中，刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2在机械搅拌机中均匀混合后制得浆料。
步骤b～c中，所用的钢球和钢针为不锈钢球和不锈钢针。
步骤b中，制备磨料初胚时，钢球或钢针与浆料的重量比为2:1，固化时间为1～3h，优选时间为1h。
步骤c中，进行烧结时，温度为1300℃～1350℃优选为1300℃，烧结时间为24～48h，优选时间为24h。
步骤c中，待烧结的磨料冷却后，得到磨料，其中膜的厚度为0.25～0.7mm。
具体实施例
实施例1
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入机械搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将直径为0.5mm的钢球放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢球与浆料的重量比为2:1，在常温下经过1h的固化后，脱模，制成钢球为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1300℃，时间为24h。
4.待磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.25mm的第1磨料。
实施例2
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入机械搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将直径为1.3mm的钢球放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢球与浆料的重量比为2:1，在常温下经过2h的固化后，脱模，制成钢球为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1320℃，时间为30h。
4.待磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.5mm的第2磨料。
实施例3
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入机械搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将直径为2mm的钢球放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢球与浆料的重量比为2:1，在常温下经过3h的固化后，脱模，制成钢球为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1350℃，时间为48h。
4.待磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.7mm的第3磨料。
实施例4
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将长度为5mm，直径为0.5mm的不锈钢针放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢针与浆料的重量比为2:1，常温下经过1h的固化后，脱模，制成不锈钢针为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1300℃，时间为24h。
4.磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.25mm的第4磨料。
实施例5
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将长度为13mm，直径为1.3mm的不锈钢针放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢针与浆料的重量比为2:1，常温下经过2h的固化后，脱模，制成不锈钢针为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1330℃，时间为32h。
4.磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.5mm的第5磨料。
实施例6
1.将刚玉、高岭土、硅微粉、水按重量比16:1:1:2放入搅拌机混合，混合1h后得到浆料。
2.先将长度为20mm，直径为2mm的不锈钢针放入模具中，然后再倒入浆料，其中不锈钢针与浆料的重量比为2:1，常温下经过3h的固化后，脱模，制成不锈钢针为“核”，浆料为＂膜”的磨料初坯。
3.将初胚送入高温炉中烧结，烧结温度为1350℃，时间为48h。
4.磨料冷却后，得到膜平均厚度为0.7mm的第6磨料。
对比例1
1.按组分及重量百分比为：粒径平均粒径为200μm铁粉80％、粒径为20μm的Al2O3磨粉20％、粒径≤100nmAl2O3纳米粉8％，进行混合制得混合粉末。
2.将混合粉末放入混料桶中，封闭进料口，以10-20转/分的转速混合物料，混合时间为6～10h。
3.将混合好的磁性磨料初胚放入磨具中，进行热压烧结，烧结温度为1000～1060℃，烧结压力：5±0.5Mpa，烧结时间：15～20min。
4.将烧好的磨料，冷却至室温，对磨料进行粉碎、筛选，得到第7磨料。
对比例2
将没有经过实施例1所述的处理过程处理的不锈钢球，作为第8磨料。
测试
将实施例1-6以及对比例1-2所述的磨料分别放入磁场中，分别放入50片测试铝合金工件，开动电源让由东泽研磨有限公司提供的型号为TT830的磁力研磨机正转3分钟再反转3分钟，取出工件、清洗、烘干，分别得到第1-8批工件；
测试结果见下表1和表2：
表1
| 实施例 | 磨料在磁场中团聚情况 |
| 实施例1 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 实施例2 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 实施例3 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 实施例4 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 实施例5 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 实施例6 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
| 对比例1 | 磨料在磁场中有团聚现象，不能形成理想磁刷 |
| 对比例2 | 磨料在磁场中无团聚现象，能形成理想磁刷 |
表2
从表1中可知，本发明的实施例1-6制备的球形或针形磁性磨料在磁场中不但无团聚现象，而且能形成理想磁刷；而对比例1制备的磁性磨料在磁场中有团聚现象，而团聚会影响磨料的工作效率，抛光的效果。
从表2中可知，本发明的实施1-6例制备的球形或针形磁性磨料较对比例2中没有经过本发明所提供方法处理的不锈钢针或不锈钢球磨料在对工件的抛光或磨削能力方面有较大提高。
综上所述，通过本发明提供的磁性磨料制备方法，可以制得一种抛光或磨削能力强、在磁场中不容易团聚、能形成理想磁刷的磁性磨料。
Claims (7)
1.一种磁性磨料，其特征在于：该磨料是具有核膜结构的针形或球形磨料，其中，所述的核为钢针或钢球，所述的膜为陶瓷，所述的钢针的直径为0.5mm～2mm、长度为5mm～20mm；所述的钢球的直径为0.5mm～2mm；所述陶瓷由刚玉、高岭土、硅微粉组成的陶瓷粉制成，所述的钢针或钢球为不锈钢针或不锈钢球。
2.如权利要求1所述磁性磨料，其特征在于：所述陶瓷粉各组分的重量比为刚玉∶高岭土∶硅微粉16∶1∶1。
3.如权利要求1所述磁性磨料，其特征在于：所述膜的厚度为0.25～0.7mm。
4.一种权利要求1所述磁性磨料的制备方法，包括以下步骤：
a.将陶瓷粉、水混合，制成浆料；
b.将钢球或者钢针，放入模具内，在模具中倒入上述步骤制备的浆料，常温固化，脱模，制成核为钢针或钢球、膜为浆料的磨料初坯；
c.烧结上述步骤中的磨料初坯，制得针形或球形磁性磨料；
所述的钢针的直径为0.5mm～2mm、长度为5mm～20mm，所述的钢球的直径为0.5mm～2mm，所述陶瓷粉由刚玉、高岭土、硅微粉组成，所述c步骤中烧结温度为1300℃～1350℃，烧结时间为24～48小时，所述的钢针或钢球为不锈钢针或不锈钢球。
5.如权利要求4所述磁性磨料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷粉各组分重量比为刚玉、高岭土、硅微粉16∶1∶1。
6.如权利要求4所述磁性磨料的制备方法，其特征在于：所述钢针或钢球与浆料的重量比为2∶1，所述磨料初胚的固化时间为1～3小时。
7.如权利要求4所述磁性磨料的制备方法，其特征在于：所述膜的厚度为0.25～0.7mm。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110615 Termination date: 20170725 |