CN101434828A - 烧结磨料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是采用市售的95～98％的0.5～2.5μm的刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼磨料微粉，添加2～5％的陶瓷结合剂，经840℃～1200℃的高温热处理，利用陶瓷结合相将磨料微粉结合成具有微晶结构的磨料。其中陶瓷结合剂的原料组分及其重量百分比含量为：NaO5～20％，B₂O₃ 10～ 25％，SiO₂ 45～70％，Li₂O、MgO、K₂O、CaO、ZnO其中的4～5种为13～17％，经过混和，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛等工序制得烧结磨料，其粒度、分级及应用，与刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼商品磨料一致。本发明改变了磨料的颗粒内部结构，从而改变了磨料的磨削加工性能、提高了加工精度、加工质量、加工效率和磨具的使用寿命，降低了磨削加工成本。

Description

烧结磨料及其制备方法

技术领域

本发明是关于磨削加工用的磨料，尤其涉及烧结磨料及制备方法。

背景技术

磨料为人类所用已经有数千年之久。在人类的远古时期，原始人就已使用天然磨料来磨锐本质工具、骨头和隧石等。随着科学技术的发展和制造业的进步，磨削加工发展成一种重要的加工方式，尤其是需要高精加工的地方，因此磨削加工的应用范围越来越广，有时甚至已经成为唯一的加工方式。随着加工对象、材料的多样化，加工难度及要求的不断增加，新的磨料及品种也相继出现，如白刚玉、棕刚玉、铬刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，又从这些普通磨料发展了超硬材料金刚石和立方氮化硼，使磨料的磨削加工能力得以提高。但有时兼顾磨削加工效率、质量、精度、成本等因素，现有的磨料品种还不能很好的满足用户需要。而在现有磨料基础上，改变磨料的内部组织结构，势必可以改善其磨削性能。将微米级的磨料有效的结合在一起组成一个大的颗粒，在磨削使用过程中脱落的是大颗粒内部的小颗粒，这样在保证磨削效率的同时，提高了磨削精度和加工工件的表面质量，也自然提高了磨削工具的使用寿命，降低了磨削加工成本。

磨削虽然是传统的机加工方法，但却是精密加工的最重要和最常用的手段。磨削一般是属于工件加工的后续工序，即精加工，因此工件的尺寸精度和相关面的位置精度以及有关的形状精度和粗糙度，都要在磨削中得到最后控制和保证。为了满足今天的高精度加工标准，磨削加工有时甚至已经成为唯一的加工方式。尤其是随着现代科学技术的发展，对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求越来越高。虽然磨床及磨削工艺在不断改进和提高，这在一定程度上提高了磨加工产品的质量，但是，机床本身并不是达到高精度、高效率磨削加工的唯一因素，与磨床配套的磨削工具对产品的加工生产起着重要作用。

磨削工具在磨削加工中直接影响着工件表面的加工质量、加工精度和机床加工效率，而磨削工具受磨料种类、性能、结构的制约和影响。磨料作为承载人类实施对加工对象的加工，已有数千年历史，随着科学技术的发展和加工对象的多样化，加工精度、加工质量等要求的不断提高，并且随着磨削加工的发展，磨料用量的迅速增加，人造磨料已逐步取代了天然磨料。目前市场上应用的的磨料主要有刚玉、碳化硅、金刚石和立方氮化硼几大类。随着磨料化学组成和晶体结构的确定，磨料化学性能、硬度、加工能力等亦随之确定，但改变磨料的结构，可以改善其磨削性能和加工精度、加工质量、磨具的使用寿命等。

发明内容

本发明的目的是通过改变现有商品磨料的结构，提供一种可提高磨削精度和加工工件的表面质量，同时也提高磨削工具的使用寿命、降低磨削加工成本的烧结磨料。

本发明的烧结磨料，原料组分及其重量百分比含量为：刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95～98％，结合剂为2～5％。

所述结合剂的原料组分及其重量百分比含量为：NaO 5～20％，B₂O₃ 10～25％，SiO₂ 45～70％，Li₂O 2～4％，MgO 2～4％，K₂O 3～7％，CaO 2～3％，ZnO 0～4％。

所述刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉的粒度为0.5～2.5μm。

烧结磨料的制备方法，具有如下步骤：

(1)制备结合剂

按NaO 5～20％，B₂O₃ 10～25％，SiO₂ 45～70％，Li₂O 2～4％，MgO 2～4％，K₂O 3～7％，CaO 2～3％，ZnO 0～4％，然后混匀，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛，制得陶瓷结合剂；

(2)配料

按刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95～98％，结合剂为2～5％的原料重量百分比配料，混匀；

(3)造粒

采用等静压将步骤(2)所配原料进行压制，然后再粉碎和筛分；

(4)烧结

将步骤(3)造粒后的原料在840～1200℃温度下进行煅烧，制得烧结磨料；

(5)筛分

将步骤(4)的烧结磨料进一步过筛、分级。

本发明的有益效果是，利用现有商品磨料，改变了磨料的颗粒内部结构，从而改变磨料的磨削加工性能、提高了加工精度、加工质量、加工效率和磨具的使用寿命，降低磨削加工成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

本发明是采用市售的95～98％的0.5～2.5μm的刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼磨料微粉。

结合剂中的NaO、Li₂O、MgO、K₂O、CaO等碱金属或碱土金属氧化物均采用其相应的碳酸盐，B₂O₃采用H₃BO₃。

具体实施例如下。

实施例1

将8％NaO、15％B₂O₃、60％SiO₂、3％Li₂O、4％MgO、7％K₂O、3％CaO混匀，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将2％结合剂和98％2.5μm刚玉混合、造粒、1200℃热处理、筛分制得所需烧结刚玉磨料。

实施例2

将7％NaO、17％B₂O₃、63％SiO₂、2％Li₂O、3％MgO、3％K₂O、3％CaO、2％ZnO混匀，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将2.5％结合剂和97.5％1.5μm碳化硅混合、造粒、1000℃烧结、筛分制得所需烧结碳化硅磨料。

实施例3

将10％NaO、20％B₂O₃、55％SiO₂、4％Li₂O、2％MgO、3％K₂O、2％CaO、4％ZnO混匀，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将3.5％结合剂和96.5％1μm立方氮化硼混合、造粒、900℃烧结、筛分制得所需烧结立方氮化硼磨料。

实施例4

将13％NaO、23％B₂O₃、50％SiO₂、4％Li₂O、2.5％MgO、5％K₂O、2.5％ZnO混匀，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将5％结合剂和95％0.5μm金刚石混合、造粒、840℃烧结、筛分制得所需烧结金刚石磨料。

烧结磨料的粒度、分级及应用，与刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼商品磨料一致。

本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims (4)

1.一种烧结磨料，原料组分及其重量百分比含量为：刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95～98％，结合剂为2～5％。

2.根据权利要求1的烧结磨料，其特征在于，所述结合剂的原料组分及其重量百分比含量为：NaO 5～20％，B₂O₃ 10～25％，SiO₂ 45～70％，Li₂O 2～4％，MgO 2～4％，K₂O 3～7％，CaO 2～3％，ZnO 0～4％。

3.根据权利要求1的烧结磨料，其特征在于，所述刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉的粒度为0.5～2.5μm。

4.权利要求1烧结磨料的制备方法，具有如下步骤：

(1)制备结合剂

按NaO 5～20％，B₂O₃ 10～25％，SiO₂ 45～70％，Li₂O 2～4％，MgO 2～4％，K₂O 3～7％，CaO 2～3％，ZnO 0～4％，配料、混匀，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛，制得陶瓷结合剂；

(2)配料

按刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95～98％，结合剂为2～5％的原料重量百分比配料，混匀；

(3)造粒

采用等静压将步骤(2)所配原料进行压制，然后再粉碎和筛分；

(4)烧结

将步骤(3)造粒后的原料在840～1200℃温度下进行煅烧，制得烧结磨料；

(5)筛分

将步骤(4)的烧结磨料进一步过筛、分级。