CN102380830A - 多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其原料组成及其原料质量份数比为：立方氮化硼磨料100份，陶瓷结合剂15～30份，临时粘结剂糊精5～10份，活性炭成孔剂7～9份；所述陶瓷结合剂的组成及其原料重量百分比为：40％～55％SiO2，9％～11％Al2O3，17％～21％B2O3，3％～8％Na2O，3％～8％K2O，5％～7％BaO，0％～8％TiO2，0％～3％P2O5。本发明的有益效果是，多孔陶瓷结合剂的成孔材料活性炭在成孔过程中具有新型环保、无毒无害、气孔可调性大，对磨具坯料性能损害小的优点，可以取代有机物及木粉等成孔材料。多孔陶瓷结合剂CBN磨具可适用于高效高精度的磨削。
Description
技术领域
本发明是关于磨削加工工具的，尤其涉及采用活性炭成孔材料的陶瓷结合剂CBN(立方氮化硼)磨具。
背景技术
随着科学技术的发展，加工领域不断的扩展，高效高精度磨削工具的制备已成为研究开发的热点，对磨具的性能要求也逐渐的提高，为了满足加工要求，陶瓷结合剂CBN磨削工具应运而生。此类磨具由于具有高硬度、高强度、良好的耐磨性、导热性、加工形状保持性、易修整以及高的加工精度等优异的性能，在磨削领域得到了广泛的应用。
气孔率是影响磨具磨削性能的重要因素之一。磨具气孔率的大小，分布的均匀性，对工件加工的质量和切削效率影响极大，气孔的存在可以控制磨具与工件的接触面积，有利于磨削液在工件与磨具接触面之间的流动，使得接触面的磨削温度尽可能的低。但是磨具的气孔率也是有一定的限制。磨具气孔率大，磨削时，气孔不易被堵塞，增大了容纳铁屑的空间，切削自锐性变强，提高磨具切削压力，不易粘铁和划伤工件。但如果气孔率过大，气孔很难被堵塞，磨具消耗过快，磨削余量已到极限，但磨具又不能自动产生细微切削和挤压，光整作用差，表面粗糙度达不到要求。反之，如果磨具气孔率太小，磨削时气孔易被堵塞。磨粒切削表面变钝时间提前，磨削余量未完成便开始产生细微切削和挤压研光，加工件精度达不到要求。为了提高磨具的磨削效率和磨削性能，要适当的控制磨具的气孔率。因此，为了获得合适的气孔率以及均匀的气孔分布，选择合适的成孔材料也成为了关键所在。
常用的可以作为成孔材料的物质有：樟脑、木粉、核桃壳粉、塑料粒等。由于成孔机制的不同，各种成孔剂的成孔效果也不同。有机物如萘粒等主要是靠燃烧过程中物质升华、挥发或分解来达到成孔的目的，虽然成孔效果较好，满足磨削要求，但是有机物质的挥发或分解产生的物质具有毒性，威胁环境和人体健康；木粉、核桃壳粉等主要是在烧结过程中碳化缩小，留下气孔。但是制备多孔磨具时，成孔剂加入量会很大，会使试样出现弹性变形，即加压是测量的尺寸与脱模后尺寸不一致，对产品的硬度、强度等性能产生不利影响。因此，基于上述原因，新材料成孔剂的研究迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的缺点和不足，提供一种应用新的成孔材料活性炭以取代传统成孔材料，既能使磨具获得所需气孔率，又能减少成孔材料引入后材料弹性变形对磨具机械性能的不利影响，且具有新型环保，无毒无害等特点的多孔陶瓷结合剂CBN磨具。
本发明通过如下技术方案予以实现。
多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其原料组成及其原料质量份数比为：磨料100份，陶瓷结合剂15～30份，临时粘结剂5～10份，成孔剂7～9份；
所述磨料为立方氮化硼；
所述陶瓷结合剂的组成及其原料重量百分比为：为40％～55％SiO2，9％～11％Al2O3，17％～21％B2O3，3％～8％Na2O，3％～8％K2O，5％～7％BaO，0％～8％TiO2，0％～3％P2O5；
所述临时粘结剂为糊精；
所述成孔剂为活性炭成孔材料。
所述立方氮化硼的粒度为80～320目。
所述临时粘结剂也可选用性质相近的物质，如水玻璃、液态石蜡等作为临时粘结剂。
所述多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具的烧结温度低于900℃。
所述多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具的气孔率为40％～50％，抗折强度为35MPa以上，洛氏硬度为25～50。
本发明的有益效果为：制备了一种以活性炭为成孔剂的多孔陶瓷结合剂CBN磨削工具，其多孔陶瓷结合剂的成孔材料活性炭在成孔过程中具有新型环保、无毒无害、气孔可调性大，对磨具坯料性能损害小的优点，可以取代有机物及木粉等成孔材料。本发明的多孔陶瓷结合剂CBN磨具可适用于高效高精度的磨削。
具体实施方式
本发明所涉及原料，均为市售的常规化工原料。
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述，本发明的制备方法为：
(1)按陶瓷结合剂的组成及其原料重量百分比40％～55％SiO2，9％～11％Al2O3，17％～21％B2O3，3％～8％Na2O，3％～8％K2O，5％～7％BaO，0％～8％TiO2，0％～3％P2O5；称取的原料，经48h球磨混合、1300℃熔炼、淬冷、粉碎、过筛而制得陶瓷结合剂粉料。具体实施例详见表1。
表1
(2)将CBN磨粒、步骤(1)的陶瓷结合剂、活性炭成孔剂以及临时粘结剂按磨具配方的份数比：磨料(80目)100份，陶瓷结合剂15～30份，临时粘结剂糊精5～10份，成孔剂活性炭(200目)7～9份；称量、配料，而后经过筛混合、造粒、再次过筛得到所需的原料混合物备用，具体实施例详见表2。
表2
(3)选择合适的投料量，将混合料用压机压制成所需形状的磨具毛坯。
(4)磨具烧成温度为840℃，升温速率为3℃/min，保温时间2h。
(5)冷却至室温后，将烧结后的磨具进行清理和修整。
(6)进行性能测试，具体实施例的性能测试结果详见表3。
表3
所制得本发明的多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，经检验符合现行的国家质量标准。
本发明所列举的各种原料都能实现本发明，以及各种原料的上、下限取值、区间值也都能实现本发明，不再一一举例说明。
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 (5)
1.一种多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其原料组成及其原料质量份数比为：磨料100份，陶瓷结合剂15～30份，临时粘结剂5～10份，成孔剂7～9份；
所述磨料为立方氮化硼。
所述陶瓷结合剂的组成及其原料重量百分比为：为40％～55％SiO2，9％～11％Al2O3，17％～21％B2O3，3％～8％Na2O，3％～8％K2O，5％～7％BaO，0％～8％TiO2，0％～3％P2O5；
所述临时粘结剂为糊精。
所述成孔剂为活性炭成孔材料。
2.根据权利要求1的多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其特征在于，所述立方氮化硼的粒度为80～320目。
3.根据权利要求1的多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其特征在于，所述临时粘结剂也可选用性质相近的物质，如水玻璃、液态石蜡等作为临时粘结剂。
4.根据权利要求1的多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其特征在于，所述多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具的烧结温度低于900℃。
5.根据权利要求1的多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具，其特征在于，所述多孔陶瓷结合剂立方氮化硼磨具的气孔率为40％～50％，抗折强度为35MPa以上，洛氏硬度为25～50。
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