CN103753411A

CN103753411A - 一种陶瓷-树脂复合砂轮

Info

Publication number: CN103753411A
Application number: CN201410008444.XA
Authority: CN
Inventors: 袁德禄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明涉及一种陶瓷-树脂复合砂轮，按照以下的制备方法制备而成：（1）将陶瓷结合剂和磨料按照比例混合均匀，然后按照陶瓷砂轮的生产方法制备陶瓷砂轮；（2）将步骤（1）中得到的陶瓷砂轮粉碎，得到陶瓷砂轮粉末；（3）以步骤（2）得到的陶瓷砂轮粉末为原料，按照树脂砂轮生产的方法制备砂轮，即得陶瓷-树脂复合砂轮。本发明的陶瓷-树脂复合砂轮的宏观结构为树脂砂轮，微观结构为陶瓷砂轮，使得本发明的耐热性可以达到陶瓷砂轮的耐热性，并且磨料的结合强度大大增强，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，成品率达到95%以上。

Description

一种陶瓷-树脂复合砂轮

技术领域

本发明涉及一种磨具及其制备方法，尤其是一种陶瓷-树脂复合砂轮。

背景技术

树脂结合剂超硬材料磨具是以金刚石或ＣＢＮ为磨料，以树脂粉为胶黏剂，加入适当的填充材料，通过配制、混合、热压成型、固化、机械加工等工艺过程制成的具有一定几何形状、能适用不同磨削要求的一种加工工具。超硬材料树脂磨具具有如下优点：①磨削效率高，自锐性好，磨削发热量小，不易堵塞，可减少出现烧伤工件的现象；②磨具有一定的弹性，有利于改善工件表面的粗糙度，广泛用于精磨、半精磨、刃磨、抛光等工序；③制造工艺简单、原材料易得、成本低；④砂轮易修整。树脂结合剂金刚石磨具可以利用大量质量稍差一点的金刚石，适合的加工对象很多，如硬质合金、玻璃、陶瓷、石材、铁氧体、半导体、电碳制品、耐火材料的磨削、抛光或切割。超硬材料树脂磨具在超硬材料磨具中一直占据着重要的位置。

但是树脂结合剂超硬材料磨具中，树脂与磨粒之间属于有机高分子材料（树脂）与无机材料（金刚石或ＣＢＮ）界面结合，树脂对磨料润湿性不是很好，所以对磨料的把持力不够牢固，这是超硬材料树脂磨具在使用过程中“掉砂”现象的主要原因。大部分超硬磨料在未充分发挥磨削作用就已经脱落，导致超硬材料树脂磨具磨耗快。树脂虽有良好的黏结性能，但其脆性大，力学性能差；加热后易流动，造成成型困难，而且树脂本身的强度很低，所以树脂结合剂超硬材料磨具的强度也比较差。由于树脂耐热性普遍较低，从而限制了超硬材料树脂磨具不宜高速磨削或重负荷磨削，这也是导致其磨耗快的原因之一。耐热性较好的树脂有酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂等，环氧树脂虽然粘接性能好，但耐热性差。酚醛树脂在空气中约100℃开始热分解，200℃时全部碳化。实际上酚醛树脂的工作温度不宜超过100℃，而改性后的酚醛树脂耐热性能得到提高。聚酰亚胺树脂的耐热性能较好，可在260℃下长期使用。磨具在磨削过程中，由于磨料和工件、结合剂和工件的高速摩擦，产生了磨削热，磨削热如不能及时传递出去，就会使磨具和工件发热。

在陶瓷结合剂砂轮中，磨粒与结合剂形成化学键结合，因此结合剂对CBN的把持力很强。陶瓷结合剂具有剐性、耐热性高。陶瓷结合剂砂轮气孔率高，有足够的容屑和排屑空间，刃锋利，磨削力小，使得工件与砂轮之间的温度低，能消除残余拉应力而产生残余压应力，从而避免了工件表面的烧伤，增加了零件的疲劳寿命，使工件耐用度提高30％-50％。切削性能好，磨削效率高，磨削比大。但是陶瓷结合剂砂轮,由于其抗拉强度比较小，没有塑性，内部分布的拉应力会对陶瓷结合剂的强度造成严重损害，使结合剂与超硬磨粒界面处易产生微裂纹，甚至烧结块碎裂造成工具废品。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷-树脂复合砂轮，解决了现有树脂结合剂砂轮的耐热性低，对磨料的把持力不够牢固，容易造成磨料脱落的问题；以及陶瓷结合剂砂轮的抗拉强度比较小，没有塑性，内部分布的拉应力会对陶瓷结合剂的强度造成严重损害，使结合剂与超硬磨粒界面处易产生微裂纹，甚至烧结块碎裂造成工具废品等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种陶瓷-树脂复合砂轮，按照以下的制备方法制备而成：

（1）将陶瓷结合剂和磨料按照比例混合均匀，然后按照陶瓷砂轮的生产方法制备陶瓷砂轮；

（2）将步骤（1）中得到的陶瓷砂轮粉碎，得到陶瓷砂轮粉末；

（3）以步骤（2）得到的陶瓷砂轮粉末为原料，按照树脂砂轮生产的方法制备砂轮，即得陶瓷-树脂复合砂轮。

进一步，本发明的一种优选方案：所述的陶瓷砂轮，按照体积百分比计，包括：陶瓷结合剂20～30%、磨料40～50%和气孔25～30%。

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：所述的磨料为金刚石时，所述的陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:30～45%、Al₂O₃:5～15%、H₃BO₃:40～45%、NaOH:5～8%和KOH:3～5%。

进一步，本发明的一种优选方案：所述的磨料为CBN事，所述的陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO2:40～50%、Al2O3:20～30%、H3BO3:10～15%、NaOH:5～8%和MgO:3～5%。

进一步，本发明的一种优选方案：所述的陶瓷砂轮的生产方法包括以下步骤：

A、将陶瓷结合剂、磨料按照比例混合均匀，然后根据气孔率，压制成型，压制压力为250～300Kg/cm²；

B、烧成，既得陶瓷砂轮。

进一步，本发明的一种优选方案：所述的烧成具体为：

当陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:30～45%、Al₂O₃:5～15%、H₃BO₃:40～45%、NaOH:5～8%和KOH:3～5%时，烧成温度为600～650℃，保温时间30～60min；

当陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:40～50%、Al₂O₃:20～30%、H₃BO₃:10～15%、NaOH:5～8%和MgO:3～5%时，结合剂的烧成温度750～850℃，保温时间60～90min。

进一步，本发明的一种优选方案：

所述的树脂砂轮生产的方法包括以下步骤：

A、树脂砂轮成型，压力100Kg/cm2，时间:60～120min；

B、固化，温度：190℃和时间20～60min。

进一步，本发明的一种优选方案：所述的陶瓷砂轮粉末的粒度为1-5mm。

本发明的有益效果：

本发明的陶瓷-树脂复合砂轮的宏观结构为树脂砂轮，微观结构为陶瓷砂轮，使得本发明的耐热性可以达到陶瓷砂轮的耐热性，并且磨料的结合强度大大增强。另外本发明的陶瓷-树脂复合砂轮的抗拉强度比较大，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。本发明的陶瓷-树脂复合砂轮没有出现结合剂与超硬磨粒界面处产生微裂纹、烧结块碎裂等问题，成品率达到95%以上。

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。

一种陶瓷-树脂复合砂轮，按照以下的制备方法制备而成：

（1）将陶瓷结合剂和磨料按照比例混合均匀，然后按照陶瓷砂轮的生产方法制备陶瓷砂轮；所述的陶瓷砂轮，按照体积百分比计，包括：陶瓷结合剂20～30%、磨料40～50%和气孔25～30%，所述的陶瓷砂轮的生产方法包括以下步骤：

B、烧成，既得陶瓷砂轮；

（2）将步骤（1）中得到的陶瓷砂轮粉碎，得到陶瓷砂轮粉末，所述的陶瓷砂轮粉末的粒度为1-5mm；

（3）以步骤（2）得到的陶瓷砂轮粉末为原料，按照树脂砂轮生产的方法制备砂轮，即得陶瓷-树脂复合砂轮，

所述的树脂砂轮生产的方法包括以下步骤：

A、树脂砂轮成型，压力100Kg/cm²，时间:60～120min；

B、固化，温度：190℃和时间20～60min。

具体的原料组成和工艺条件见表1。

表1不同实施例的原料组成以及操作参数

实施例1-8所制备的所制备的陶瓷-树脂复合砂轮经过检测：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。

本发明的陶瓷-树脂复合砂轮经过一年的生产，没有出现结合剂与超硬磨粒界面处产生微裂纹、烧结块碎裂等问题，成品率达到95%以上。

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

1.一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：按照以下的制备方法制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：所述的陶瓷砂轮，按照体积百分比计，包括：陶瓷结合剂20～30%、磨料40～50%和气孔25～30%。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：所述的磨料为金刚石或CBN。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：

所述的磨料为金刚石时，所述的陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:30～45%、Al₂O₃:5～15%、H₃BO₃:40～45%、NaOH:5～8%和KOH:3～5%；

所述的磨料为CBN时，所述的陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:40～50%、Al₂O₃:20～30%、H₃BO₃:10～15%、NaOH:5～8%和MgO:3～5%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于，所述的陶瓷砂轮的生产方法包括以下步骤：

A、将陶瓷结合剂、磨料按照比例混合均匀，然后根据气孔率，压制成型，压制压力为250～300K_g/cm²；

B、烧成，既得陶瓷砂轮。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：所述的烧成具体为：

当陶瓷结合剂按照重量百分比计，包括SiO₂:40～50%、Al₂O₃:20～30%、H₃BO₃:10～15%、NaOH:5～8%和MgO:3～5%时，烧成温度750～850℃，保温时间60～90min。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：所述的树脂砂轮生产的方法包括以下步骤：

A、树脂砂轮成型，压力100Kg/cm²，时间:60～120min；

B、固化，温度：190℃和时间20～60min。

8.根据权利要求1所述的一种陶瓷-树脂复合砂轮，其特征在于：所述的陶瓷砂轮粉末的粒度为1-5mm。