CN103770023A - 一种复合结合剂立方氮化硼砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及砂轮制造技术领域，具体涉及一种复合结合剂立方氮化硼砂轮及其生产工艺，该砂轮由以下重量份的原料制成：立方氮化硼磨料40-45、碳化硅磨料30-34、氧化锂3-4、氧化钠2-3、二氧化硅3-4、二氧化锆1-2、二氧化铬1-2、硅酸钠1-2、硫酸铝3-4、聚乙烯吡咯烷酮4-5、助剂7-9；本发明砂轮采用二氧化硅、二氧化锆等原料制成了化学性能稳定、热膨胀系数低、抗冲击性能强的陶瓷结合剂；硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮等原料制备的水溶液增加了陶瓷结合剂与磨料的把持强度，本发明制备得到的立方氮化硼砂轮硬度高，韧性好，抗冲击能力强，较传统立方氮化硼砂轮综合性能更为优良。
Description
技术领域
本发明涉及砂轮制造技术领域，具体涉及一种复合结合剂立方氮化硼砂轮及其生产工艺。
背景技术
砂轮是磨具中使用范围最为广泛的一种工具，主要对金属或非金属工件的型面进行粗磨、半精磨、精磨以及开槽、切断等处理，在使用时处于高速旋转状态，需要承受较大的冲击力，因此对砂轮的强度、抗冲击性、耐热性以及抗腐性能等均有较高的要求；砂轮主要由磨料和结合剂经压坯、干燥、焙烧制成，磨料的种类多种多样，常见的主要有刚玉、碳化硅、金刚石以及立方氮化硼等，这些磨料都有着良好的硬度以及一定的韧性，而其强度、抗冲击性、耐热性以及抗腐性能均取决于结合剂，常见的结合剂为树脂结合剂、陶瓷结合剂、橡胶结合剂以及金属结合剂，各结合剂均有不同的特性，在实际应用中应根据砂轮工件使用条件，选择合适的结合剂，以增强磨料粘结牢固强度，提高磨具强度，改善磨削性能，赋予砂轮良好的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，以改善传统立方氮化硼砂轮的磨削性能，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其特征在于，本发明砂轮由以下重量份的原料制成：立方氮化硼磨料40-45、碳化硅磨料30-34、氧化锂3-4、氧化钠2-3、二氧化硅3-4、二氧化锆1-2、二氧化铬1-2、硅酸钠1-2、硫酸铝3-4、聚乙烯吡咯烷酮4-5、助剂7-9。
所述的助剂由以下重量份的原料制成：碳化硅磨料10-12、铁粉5-6、二氧化钛1-2、硅藻土粉2-3、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2-3、二甲基硅油1-2、花生壳粉5-7；制备方法是将铁粉、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入1020-1050℃下煅烧1-2小时，冷却后，粉碎成150-200目粉末，与其它剩余成分混合，即得。
所述的一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、二氧化锆、二氧化铬混合，加热至350-400℃时搅拌5-8min，随后继续加热至2600-2680℃搅拌10-12min，搅拌结束后球磨至200-300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝、聚乙烯吡咯烷酮混合，加入2-3倍混合料重量份的水，搅拌至混合料完全溶解后，加入步骤（1）的物料，搅拌均匀备用；
（3）将立方氮化硼磨料、碳化硅磨料、氧化锂、氧化钠与步骤（2）所得的物料充分混合后，送入模具中压制成型，成型条件：压力机设定温度为220-240℃，在18-20MPa条件下保压4-5min，出模得胚体；
（4）将胚体进行烧结处理，胚体先在20-25min内升温至650-700℃，保温6-8小时，再按15-18℃/min升温至1450-1480℃，保温9-12小时后取出，自然冷却后即得。
本发明的优点在于：采用二氧化硅、二氧化锆、二氧化铬等原料逐步升温搅拌制成了陶瓷结合剂，这种陶瓷结合剂化学性能稳定，热膨胀系数低、抗冲击性能强；硅酸钠、硫酸铝、聚乙烯吡咯烷酮等原料制备的水溶液具有良好的粘结特性，能够增加陶瓷结合剂与磨料的把持强度，提高了磨料间的粘结牢固程度，显著改善制品的强度，本发明制备得到的立方氮化硼砂轮不仅硬度高，还具有良好的韧性，抗冲击能力强，磨削性能得到改进，较传统立方氮化硼砂轮使用寿命更长。
具体实施方式
实施例1
本实施例砂轮由以下重量份原料制成：立方氮化硼磨料45、碳化硅磨料30、氧化锂3、氧化钠2、二氧化硅3、二氧化锆1、二氧化铬1、硅酸钠1、硫酸铝3、聚乙烯吡咯烷酮4、助剂8。
助剂由以下重量份的原料制成：碳化硅磨料10、铁粉5、二氧化钛2、硅藻土粉2、高岭土粉5、氮化铝粉1、硅烷偶联剂KH550 3、二甲基硅油1、花生壳粉5；制备方法是将铁粉、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入1020-1050℃下煅烧1-2小时，冷却后，粉碎成150-200目粉末，与其它剩余成分混合，即得。
所述的一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、二氧化锆、二氧化铬混合，加热至350℃时搅拌8min，随后继续加热至2600℃搅拌12min，搅拌结束后球磨至300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝、聚乙烯吡咯烷酮混合，加入2倍混合料重量份的水，搅拌至混合料完全溶解后，加入步骤（1）的物料，搅拌均匀备用；
（3）将立方氮化硼磨料、碳化硅磨料、氧化锂、氧化钠与步骤（2）所得的物料充分混合后，送入模具中压制成型，成型条件：压力机设定温度为220℃，在18MPa条件下保压5min，出模得胚体；
（4）将胚体进行烧结处理，胚体先在25min内升温至650℃，保温8小时，再按15℃/min升温至1450℃，保温12小时后取出，自然冷却后即得。
性能测试：
回转强度≥ 35 米/ 秒；静平衡K 系数≤ 0.25；
磨削钢结硬质合金材料磨除率可达2.6mm3/(mm .s) 以上；
硬度L 级。
实施例2
本实施例砂轮由以下重量份原料制成：立方氮化硼磨料45、碳化硅磨料32、氧化锂4、氧化钠3、二氧化硅4、二氧化锆2、二氧化铬2、硅酸钠2、硫酸铝4、聚乙烯吡咯烷酮5、助剂8。
助剂由以下重量份的原料制成：碳化硅磨料10、铁粉5、二氧化钛2、硅藻土粉2、高岭土粉5、氮化铝粉1、硅烷偶联剂KH550 3、二甲基硅油1、花生壳粉5；制备方法是将铁粉、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入1020-1050℃下煅烧1-2小时，冷却后，粉碎成150-200目粉末，与其它剩余成分混合，即得。
所述的一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、二氧化锆、二氧化铬混合，加热至400℃时搅拌5min，随后继续加热至2680℃搅拌10min，搅拌结束后球磨至200目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝、聚乙烯吡咯烷酮混合，加入3倍混合料重量份的水，搅拌至混合料完全溶解后，加入步骤（1）的物料，搅拌均匀备用；
（3）将立方氮化硼磨料、碳化硅磨料、氧化锂、氧化钠与步骤（2）所得的物料充分混合后，送入模具中压制成型，成型条件：压力机设定温度为240℃，在20MPa条件下保压4min，出模得胚体；
（4）将胚体进行烧结处理，胚体先在20min内升温至700℃，保温6小时，再按18℃/min升温至1480℃，保温9小时后取出，自然冷却后即得。
Claims (2)
1.一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其特征在于，该砂轮由以下重量份的原料制成：立方氮化硼磨料40-45、碳化硅磨料30-34、氧化锂3-4、氧化钠2-3、二氧化硅3-4、二氧化锆1-2、二氧化铬1-2、硅酸钠1-2、硫酸铝3-4、聚乙烯吡咯烷酮4-5、助剂7-9；
所述的助剂由以下重量份的原料制成：碳化硅磨料10-12、铁粉5-6、二氧化钛1-2、硅藻土粉2-3、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2-3、二甲基硅油1-2、花生壳粉5-7；制备方法是将铁粉、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入1020-1050℃下煅烧1-2小时，冷却后，粉碎成150-200目粉末，与其它剩余成分混合，即得。
2.如权利要求1所述的一种复合结合剂立方氮化硼砂轮，其工艺如下：
（1）将二氧化硅、二氧化锆、二氧化铬混合，加热至350-400℃时搅拌5-8min，随后继续加热至2600-2680℃搅拌10-12min，搅拌结束后球磨至200-300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将硅酸钠、硫酸铝、聚乙烯吡咯烷酮混合，加入2-3倍混合料重量份的水，搅拌至混合料完全溶解后，加入步骤（1）的物料，搅拌均匀备用；
（3）将立方氮化硼磨料、碳化硅磨料、氧化锂、氧化钠与步骤（2）所得的物料充分混合后，送入模具中压制成型，成型条件：压力机设定温度为220-240℃，在18-20MPa条件下保压4-5min，出模得胚体；
（4）将胚体进行烧结处理，胚体先在20-25min内升温至650-700℃，保温6-8小时，再按15-18℃/min升温至1450-1480℃，保温9-12小时后取出，自然冷却后即得。
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