CN103831738A - 一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及砂轮制造技术领域，具体涉及一种含表面活性剂的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50-52、白刚玉磨料32-35、二氧化硅3-5、三氧化二铝2-3、氧化钾1-2、氧化锌3-4、陶瓷微粉2-3、硅粉1-2、锰粉1-2、聚丙烯酸钠2-3、焦磷酸钠2-3、助剂7-9；本发明砂轮采用二氧化硅、陶瓷微粉、硅粉等原料制成了陶瓷和金属复合结合剂，聚丙烯酸钠、焦磷酸钠等表面活性剂原料改善了结合剂的分散特性，使其在磨料间分散更为均匀，与磨料间的把持强度大，更易成型，本发明制备的砂轮具有良好的硬度和磨削性能，使用寿命更长。

Description

一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮
技术领域
本发明涉及砂轮制造技术领域，具体涉及一种含表面活性剂的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，提供一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，以改善立方氮化硼砂轮的硬度，提高磨削性能，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，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50-52、白刚玉磨料32-35、二氧化硅3-5、三氧化二铝2-3、氧化钾1-2、氧化锌3-4、陶瓷微粉2-3、硅粉1-2、锰粉1-2、聚丙烯酸钠2-3、焦磷酸钠2-3、助剂7-9。
所述的助剂由以下重量份的原料制成：细黄泥4-5、柠檬酸铵2-3、高岭土20-25、玻璃渣6-8、莫来石15-18、硅酸钾2-3、氧化铬1-2、草浆2-3、聚丙烯酰胺2-3、羟乙基纤维素1-2、粉煤灰12-15，制备方法如下：先将高岭土、玻璃渣、莫来石、粉煤灰充分混合均匀后，在2300-2400℃下保温2-3h，经自然冷却后，球磨至200-300目粉体，再将柠檬酸铵、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素加入适量的水中，搅拌至其完全溶解后，加入上述粉体及其它剩余成分，球磨3-4h，烘干、即得。
所述的磨料粒径为80-200目。
所述的一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化锌、陶瓷微粉、硅粉、锰粉混合，混合料以10-15℃/min的速度进行加热，至320-350℃时保温2-3min，继续加热至1890-1950℃，搅拌15-20min，随后自然冷却至室温，球磨至200-300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将聚丙烯酸钠、焦磷酸钠混合，加入适量的水搅拌至其全部溶解即可，再加入步骤（1）的所得的物料，充分混合后备用；
（3）将步骤（2）得到的物料与其它剩余物料混合搅拌25-30min，送入模具中压制成型，成型条件：模具设定温度为110-120℃，在25-30MPa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12-15min内升温至350-380℃，保温6-8小时，再按10-15℃/min升温至1450-1500℃，保温10-12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、三氧化二铝、氧化钾、氧化锌、陶瓷微粉、硅粉、锰粉等原料制成了陶瓷和金属复合结合剂，这种复合结合剂不仅化学性能稳定，能耐高温磨损，热膨胀系数小，聚丙烯酸钠、焦磷酸钠等表面活性剂原料改善了结合剂的分散特性，使其在磨料间分散更为均匀，与磨料间的把持强度大，更易成型，本发明制备的立方氮化硼砂轮具有良好的硬度和磨削性能，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50、白刚玉磨料35、二氧化硅5、三氧化二铝3、氧化钾1、氧化锌3、陶瓷微粉3、硅粉2、锰粉1、聚丙烯酸钠3、焦磷酸钠2、助剂7。
助剂由以下重量份的原料制成：细黄泥5、柠檬酸铵2、高岭土25、玻璃渣6、莫来石18、硅酸钾2、氧化铬2、草浆2、聚丙烯酰胺3、羟乙基纤维素1、粉煤灰12，制备方法如下：先将高岭土、玻璃渣、莫来石、粉煤灰充分混合均匀后，在2400℃下保温2h，经自然冷却后，球磨至300目粉体，再将柠檬酸铵、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素加入适量的水中，搅拌至其完全溶解后，加入上述粉体及其它剩余成分，球磨3h，烘干、即得。
所述磨料的粒径均为80目。
所述的一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化锌、陶瓷微粉、硅粉、锰粉混合，混合料以15℃/min的速度进行加热，至350℃时保温2min，继续加热至1950℃，搅拌15min，随后自然冷却至室温，球磨至300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将聚丙烯酸钠、焦磷酸钠混合，加入适量的水搅拌至其全部溶解即可，再加入步骤（1）的所得的物料，充分混合后备用；
（3）将步骤（2）得到的物料与其它剩余物料混合搅拌30min，送入模具中压制成型，成型条件：模具设定温度为120℃，在30MPa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15min内升温至380℃，保温6小时，再按15℃/min升温至1450-1500℃，保温10小时后取出，自然冷却后即得。
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52、白刚玉磨料32、二氧化硅3、三氧化二铝2、氧化钾2、氧化锌4、陶瓷微粉2、硅粉1、锰粉2、聚丙烯酸钠2、焦磷酸钠3、助剂9。
助剂由以下重量份的原料制成：细黄泥4、柠檬酸铵3、高岭土20、玻璃渣8、莫来石15、硅酸钾3、氧化铬1、草浆3、聚丙烯酰胺2、羟乙基纤维素2、粉煤灰15，制备方法如下：先将高岭土、玻璃渣、莫来石、粉煤灰充分混合均匀后，在2300℃下保温3h，经自然冷却后，球磨至200目粉体，再将柠檬酸铵、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素加入适量的水中，搅拌至其完全溶解后，加入上述粉体及其它剩余成分，球磨4h，烘干、即得。
所述磨料的粒径均为200目。
所述的一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，其生产工艺如下：
（1）将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化锌、陶瓷微粉、硅粉、锰粉混合，混合料以10℃/min的速度进行加热，至320℃时保温3min，继续加热至1890℃，搅拌20min，随后自然冷却至室温，球磨至200目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将聚丙烯酸钠、焦磷酸钠混合，加入适量的水搅拌至其全部溶解即可，再加入步骤（1）的所得的物料，充分混合后备用；
（3）将步骤（2）得到的物料与其它剩余物料混合搅拌25min，送入模具中压制成型，成型条件：模具设定温度为110℃，在25MPa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12min内升温至350℃，保温8小时，再按10℃/min升温至1450-1500℃，保温12小时后取出，自然冷却后即得。
上述实施例砂轮测试得到的技术指标如下：
Figure BDA0000464927510000041
砂轮的性能测试均遵循相关标准进行，测试中被磨削材料为钛合金，磨削方式为横向磨削，砂轮圆周速度：30m/s，工作台速度：0.05m/s，磨削深度：0.025mm。本发明制备的砂轮较普通立方氮化硼砂轮的硬度、磨削性能等均获得提高，磨削比提高15-22%，修整间隔时间延长3-5倍，使用寿命延长5-8倍。

Claims (3)

1.一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，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50-52、白刚玉磨料32-35、二氧化硅3-5、三氧化二铝2-3、氧化钾1-2、氧化锌3-4、陶瓷微粉2-3、硅粉1-2、锰粉1-2、聚丙烯酸钠2-3、焦磷酸钠2-3、助剂7-9；
所述的助剂由以下重量份的原料制成：细黄泥4-5、柠檬酸铵2-3、高岭土20-25、玻璃渣6-8、莫来石15-18、硅酸钾2-3、氧化铬1-2、草浆2-3、聚丙烯酰胺2-3、羟乙基纤维素1-2、粉煤灰12-15，制备方法如下：先将高岭土、玻璃渣、莫来石、粉煤灰充分混合均匀后，在2300-2400℃下保温2-3h，经自然冷却后，球磨至200-300目粉体，再将柠檬酸铵、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素加入适量的水中，搅拌至其完全溶解后，加入上述粉体及其它剩余成分，球磨3-4h，烘干、即得。
2.如权利要求1所述的一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，其特征在于，所述磨料的粒径为80-200目。
3.如权利要求1所述的一种含表面活性剂的立方氮化硼砂轮，其工艺如下：
（1）将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化锌、陶瓷微粉、硅粉、锰粉混合，混合料以10-15℃/min的速度进行加热，至320-350℃时保温2-3min，继续加热至1890-1950℃，搅拌15-20min，随后自然冷却至室温，球磨至200-300目粉体后，加入助剂，充分搅拌均匀备用；
（2）将聚丙烯酸钠、焦磷酸钠混合，加入适量的水搅拌至其全部溶解即可，再加入步骤（1）的所得的物料，充分混合后备用；
（3）将步骤（2）得到的物料与其它剩余物料混合搅拌25-30min，送入模具中压制成型，成型条件：模具设定温度为110-120℃，在25-30MPa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12-15min内升温至350-380℃，保温6-8小时，再按10-15℃/min升温至1450-1500℃，保温10-12小时后取出，自然冷却后即得。
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