CN103753410A - 一种低温金属陶瓷结合剂砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温金属陶瓷结合剂砂轮及其制备方法,包括以下步骤:1)低熔点陶瓷的制备:将低熔点陶瓷的原料按照比例采用稀释法混匀,于1200-1300℃熔炼1-3小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,得到低熔点陶瓷,待用;2)将低熔点金属和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与磨料混匀;3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,压力压制成型,并且压制温度在120℃-200℃,压制时间为30min-90min,脱模;4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,烧两小时,然后冷却;5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。本发明的砂轮节约能源,降低烧成燃料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温金属陶瓷结合剂砂轮及其制备方法,属于模具加工领域。
背景技术
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂,经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种,使用时高速旋转,可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂,结合剂的性能决定砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力。由于陶瓷结合剂磨具刚性好、耐热、化学稳定性好,其应用范围更为广泛。一般陶瓷磨具的烧成温度在1100~1300℃,超硬材料磨具的烧成温度在600~800℃。由于一般模具的烧成温度高,而且烧成设备大,这就成为降低砂轮成本的障碍。另外也有利用低温玻璃质构成的无机结合剂结合刚玉、碳化硅等磨料制造砂轮,可这样的陶瓷结合剂砂轮虽然制造成本低,但结合剂对磨料的把持力低、磨粒破碎、脱落较多而造成砂轮磨削性能低劣的缺点,另外制造的砂轮的磨削性能也较低。
发明内容
本发明提供了一种低温金属陶瓷结合剂砂轮及其制备方法,解决了现有陶瓷砂轮烧成温度高、烧制成本高等问题。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案为:
一种低温金属陶瓷结合剂砂轮,按照重量百分比计,包括低熔点金属30-40%,低熔点陶瓷40-50%,磨料20-30%。
进一步,本发明的一种优选方案:所述的低熔点金属为Sn、Pb、Zn和Al中的一种或几种。
进一步,本发明的一种优选方案:所述的磨料为金刚石或CBN。
进一步,本发明的一种优选方案:
所述的低熔点陶瓷,按照重量百分比计,由以下成分组成:SiO2:30~45%,Al2O3:5~15%,H3BO3:40~45%,NaOH:5~8%,KOH:3~5%。
另外本发明提供了一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:将低熔点陶瓷的原料按照比例采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1200-1300℃熔炼1-3小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,得到低熔点陶瓷,待用;
2)将低熔点金属和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与磨料混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米350-500kg的压力压制成型,并且压制温度在120℃-200℃,压制时间为30min-90min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在200℃-350℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
进一步,本发明的一种优选方案:步骤1)中所述的混匀的时间为2-3小时。
进一步,本发明的一种优选方案:步骤1)中所述的熔炼时间为1.5小时。
本发明所述的低熔点陶瓷是一种模具烧成温度低于500℃的陶瓷结合剂。低熔点陶瓷的配方不限于上面的两种配方,只要是可以用于模具烧成烧成温度低于500℃的陶瓷结合剂都可以用在本发明中。
本发明的有益效果:
本发明所制备的砂轮由于烧结温度大大降低,由以前的800-1100℃降低到500℃以下,具有以下优点:(1)节约能源,降低烧成燃料成本,低温烧成还可以缩短烧成时间,利于实现快速烧成,对于节约能源具有显着效果;
(2)缩短生产周期,提高生产效率低温烧成除了节能和提高产量外,还可以大大地缩短生产周期和显着地提高生产效率。通常的陶瓷磨具仅烧成一道工序就占50~70h,而采用低温烧成时,总的烧成时间不足20h,当其它工序不变时,仅采用快速烧成就可以大大缩短生产周期。
(3)提高磨具的外观和内在质量,减少烧成废品,可防止磨料性能因高温作用而产生的性能劣化
(4)增加金属元素,增强了对磨料的把持力,砂轮在使用过程中磨料基本上没有脱落。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:30%,Al2O3:15%,H3BO3:42%,NaOH:8%,KOH:5%,采用稀释法混匀,混匀时间为2h,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1200℃熔炼1小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Sn粉30%,低熔点无机陶瓷40%,金刚石30%,将Sn粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与金刚石混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入模具中刮平,在压机上用每平方厘米350kg的压力压制成型,并且压制温度在120℃,压制时间为30min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在200℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
实施例2
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:45%,Al2O3:7%,H3BO3:40%,NaOH:5%,KOH:3%,采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1300℃熔炼3小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Pb粉35%,低熔点无机陶瓷40%,CBN25%,将Pb粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与CBN混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入模具中刮平,在压机上用每平方厘米500kg的压力压制成型,并且压制温度在200℃,压制时间为90min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在350℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
实施例3
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:40%,Al2O3:5%,H3BO3:45%,NaOH:7%,KOH:3%,采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1250℃熔炼1.5小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Zn粉30%,低熔点无机陶瓷50%,CBN20%,将Zn粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与CBN混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米400kg的压力压制成型,并且压制温度在180℃,压制时间为60min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在280℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
实施例4
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:39%,Al2O3:8%,H3BO3:43%,NaOH:6%,KOH:4%,采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1260℃熔炼2小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Al粉32%,低熔点无机陶瓷45%,金刚石23%,将Al粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与金刚石混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米380kg的压力压制成型,并且压制温度在180℃,压制时间为70min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在310℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
实施例5
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:40%,Al2O3:5%,H3BO3:45%,NaOH:7%,KOH:3%,采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1250℃熔炼1.5小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Zn粉18%,Sn粉15%,低熔点无机陶瓷43%,CBN24%,将Zn粉、Sn粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与CBN混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米400kg的压力压制成型,并且压制温度在180℃,压制时间为60min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在280℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
实施例6
一种的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:按照重量百分比计,称取SiO2:39%,Al2O3:8%,H3BO3:43%,NaOH:6%,KOH:4%,采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1260℃熔炼2小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,待用;
2)按照重量百分比计,Pb粉5%、Zn粉15%,Al粉14%,低熔点无机陶瓷44%,金刚石22%,将Pb粉、Zn粉,Al粉和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与金刚石混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米380kg的压力压制成型,并且压制温度在180℃,压制时间为70min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在310℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,既得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
本发明的低温金属陶瓷结合剂砂轮经过近一年的生产,发现生产成本降低60%左右,所制备的砂轮的抗弯强度达到60MPa、抗拉强度达到16MPa、结合剂强度可满足80-100m/s转速下使用安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低温金属陶瓷结合剂砂轮,其特征在于:按照重量百分比计,包括低熔点金属30-40%,低熔点陶瓷40-50%,磨料20-30%。
2.根据权利要求1所述的一种低温金属陶瓷结合剂砂轮,其特征在于:所述的低熔点金属为Sn、Pb、Zn和Al中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种低温金属陶瓷结合剂砂轮,其特征在于:所述的磨料为金刚石或CBN。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低温金属陶瓷结合剂砂轮,其特征在于:所述的低熔点陶瓷,按照重量百分比计,由以下成分组成:SiO2:30~45%,Al2O3:5~15%,H3BO3:40~45%,NaOH:5~8%,KOH:3~5%。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)低熔点陶瓷的制备:将低熔点陶瓷的原料按照比例采用稀释法混匀,过200目筛,盛入高温坩埚在熔炼炉于1200-1300℃熔炼1-3小时急冷,球磨机破碎到2~5μm,烘干过200目筛,得到低熔点陶瓷,待用;
2)将低熔点金属和低熔点陶瓷按规定的比例配、混匀,再与磨料混匀;
3)成型:称取所需成型料均匀倒入磨具中刮平,在压机上用每平方厘米350-500kg的压力压制成型,并且压制温度在120℃-200℃,压制时间为30min-90min,脱模;
4)烧成:将磨具放入程序控温的烘箱内,在200℃-350℃的温度下烧两小时,然后冷却;
5)检验生产过程中是否存在废品缺陷,即得低温金属陶瓷结合剂砂轮。
6.根据权利要求5所述的一种低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,其特征在于:所述的步骤1)中所述的混匀的时间为2-3小时。
7.根据权利要求5所述的一种低温金属陶瓷结合剂砂轮的制备方法,其特征在于:步骤1)中所述的熔炼时间为1.5小时。
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