CN101805206B - 一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：以天然石榴石基体粉料的重量为基准，称取0.05～0.3％的硝酸镍与0.05～0.3％硼砂，先将硼砂溶于水中，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入镀液，搅拌；将混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，烘干；将干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至700～850℃，然后保温10～30分钟，自然冷却，再将冷却后的基体粉料进行筛松。本发明工序简单、镀层均匀，镀镍后的天然石榴石颗粒强度、耐磨性能均有很大提高，并且处理工艺成本较低、能耗低、环境污染小，在可控成本之下部分替代人造磨料。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨材料的制造方法，具体涉及一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法。
背景技术
耐磨材料主要用于金属或非金属材料的磨削、抛光加工，以及一些需要加入耐磨材料的领域如特种道路的路面。其材料目前主要有两类，一类为经人工冶炼而制成的磨料，如刚玉、碳化硅等；另一类为天然磨料，如石榴石、硅石等。人造磨料具有性能优良、可大量生产等优点，但其成本较高、能耗高、污染较大，天然磨料虽然成本低廉、环保但其耐磨性能低于人造磨料，并且天然磨料在加工破碎过程中形成微裂缝，影响其抗压强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是天然磨料的耐磨性能差，提供一种工序简单、污染低、能耗低、成本低廉，且可以获得较高耐磨性能、磨削性能、颗粒强度的镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法。
本发明的技术方案是：一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.以天然石榴石基体粉料的重量为基准，称取0.05～0.3％的硝酸镍与0.05～0.3％硼砂，先将硼砂溶于80～100℃的水中，搅拌5～10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌5～10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在120～180℃的条件下烘干30～60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至700～850℃，然后保温10～30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
所述步骤a中水的重量为硼砂重量的2～20倍。
所述天然石榴石基体粉料的粒度为8号～120号中的任意一种或两种或两种以上的混合物。
所述天然石榴石基体粉料的粒度可以为8号、10号、20号、30号、40号、50号、60号、70号、80号、90号、100号、110号、120号中的任意一种或两种或两种以上的混合物。
本发明中的镀层材料为硝酸镍Ni2NO3，矿化剂为硼砂Na2B4O7·10H2O。天然石榴石磨料经矿石破碎加工筛分制的，由于受加工时的机械破碎力的影响，磨粒内部存在一定的内部应力与微裂纹缺陷，在磨削使用的过程中受到外界磨削力的作用，磨粒内部应力就会释放，微裂纹会扩大，使磨料强度下降，产生破碎，起不到磨削作用，从而降低了磨削性能。镀附处理时的加热过程一方面可使镀附材料在磨粒表面形成玻璃相的镀附层，使表面微裂纹得到填充和修复，使磨料受力时微裂纹的扩展减缓，同时又使磨料在加热过程中使内部不稳定晶型转变为稳定晶型，使内部应力得以缓解和降低，因而使磨料的强度得到提高。
选择硝酸镍作为镀镍材料主要是因为它易溶于水，易于与磨料均匀混合，熔点低于60度，干燥后能较好的附着在磨料表面。矿化剂的成分为低熔点的碱金属盐，其主要作用是使镀附材料在磨粒表面易于形成稳定的玻璃相，提高镀层的附着力，同时也可使形成镀层玻璃相的温度降低。
本发明的有益效果是：本发明中天然石榴石中含有石英的不稳定晶型，因此通过镀层改善修复其微裂缝，并且在高温煅烧过程中促进石英由不稳定晶型转化为稳定晶型，增加磨料颗粒强度，本发明工序简单、镀层均匀，镀镍后的天然石榴石颗粒强度、耐磨性能均有很大提高，镀附镍后的石榴石磨料，群体抗压强度为48.86％，亲水性为201.5mm，磨削量为137.5g，磨削效率为17.46g/h，并且处理工艺成本较低、能耗低、环境污染小，在可控成本之下部分替代人造磨料。
具体实施方式
实施例1
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是24号的标准粒度号，称取10g的硝酸镍和10g的硼砂，先将硼砂溶于100g水中并加热至100℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌5分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在120℃的条件下烘干30分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至750℃，然后保温20分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例2
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是5kg的70号的标准粒度号和5kg的80号的标准粒度号的混合料，称取30g的硝酸镍和30g的硼砂，先将硼砂溶于200g水中并加热至90℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在160℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至80℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例3
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是100号的标准粒度号，称取25g的硝酸镍和25g的硼砂，先将硼砂溶于250g水中并加热至90℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在180℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至800℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例4
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是46号的标准粒度号，称取15g的硝酸镍和15g的硼砂，先将硼砂溶于200g水中并加热至90℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在150℃的条件下烘干45分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至780℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例5
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是60号的标准粒度号，称取20g的硝酸镍和20g的硼砂，先将硼砂溶于100g水中并加热至90℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在160℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至800℃，然后保温20分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例6
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是2kg的8号的标准粒度号和8kg的20号的标准粒度号的混合料，称取5g的硝酸镍和5g的硼砂，先将硼砂溶于50g水中并加热至80℃，搅拌10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在120℃的条件下烘干40分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至850℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例7
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是3kg的70号的标准粒度号和3kg的80号的标准粒度号和4kg的90号的标准粒度号的混合料，称取10g的硝酸镍和30g的硼砂，先将硼砂溶于200g水中并加热至90℃，搅拌10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在180℃的条件下烘干50分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至720℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例8
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是120号的标准粒度号，称取20g的硝酸镍和5g的硼砂，先将硼砂溶于100g水中并加热至95℃，搅拌8分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在150℃的条件下烘干45分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至750℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例9
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是5kg的110号的标准粒度号和5kg的100号的标准粒度号的混合料，称取30g的硝酸镍和5g的硼砂，先将硼砂溶于100g水中并加热至85℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在180℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至820℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例10
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是4kg的30号的标准粒度号和6kg的40号的标准粒度号的混合料，称取15g的硝酸镍和20g的硼砂，先将硼砂溶于300g水中并加热至80℃，搅拌10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在150℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至850℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例11
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是100号的标准粒度号，称取5g的硝酸镍和5g的硼砂，先将硼砂溶于50g水中并加热至100℃，搅拌5分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在120℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至840℃，然后保温10分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
实施例12
一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，它包括以下步骤：
a.称取10kg天然石榴石基体粉料，基体粉料是5kg的40号的标准粒度号和5kg的120号的标准粒度号的混合料，称取30g的硝酸镍和30g的硼砂，先将硼砂溶于300g水中并加热至10℃，搅拌10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在180℃的条件下烘干60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至850℃，然后保温30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
上述实施例1～12中，天然石榴石基体粉料的粒度可以任意选择，8～120号中的任意一种或两种或两种以上的混合物。可以为8号、10号、20号、30号、40号、50号、60号、70号、80号、90号、100号、110号、120号中的任意一种或两种或两种以上的混合物。
Claims (4)
1.一种镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a.以天然石榴石基体粉料的重量为基准，称取0.05～0.3％的硝酸镍与0.05～0.3％硼砂，先将硼砂溶于80～100℃的水中，搅拌5～10分钟，然后在搅拌条件下加入硝酸镍，制成镀液；
b.将天然石榴石基体粉料放入搅拌锅中，加入步骤a中的镀液，搅拌5～10分钟；
c.将步骤b中混合有镀液的天然石榴石基体粉料放入烘箱，在120～180℃的条件下烘干30～60分钟；
d.将步骤c中干燥后的天然石榴石基体粉料置于窑炉中，升温至700～850℃，然后保温10～30分钟，自然冷却至常温，再将冷却后的基体粉料进行筛松。
2.根据权利要求1所述的镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，其特征在于：所述步骤a中水的重量为硼砂重量的2～20倍。
3.根据权利要求1所述的镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，其特征在于：所述天然石榴石基体粉料的粒度为8号～120号中的任意一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述的镀镍天然石榴石耐磨材料的制造方法，其特征在于：所述天然石榴石基体粉料的粒度为8号、10号、20号、30号、40号、50号、60号、70号、80号、90号、100号、110号、120号中的任意一种或两种以上的混合物。
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