CN104149037B - 一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮 - Google Patents

一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮 Download PDF

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本发明公开了一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末60%~70%,树脂结合剂15%~23%,陶瓷结合剂10%~20%;所述的树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉;所述的陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:二氧化硅30%~36%,氧化硼18%~23%,二氧化锆16%~20%,氧化铝14%~18%,二氧化锰12%~15%。本发明的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮既保持了陶瓷结合剂、树脂结合剂金刚石砂轮具有较强的磨削能力、较好自锐性、较高的磨削精度、形状稳定等优点,又克服了树脂结合剂热稳定性差,陶瓷结合剂损耗大的缺点。本发明产品的磨削效率高,且磨削锋利。

Description

一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮
技术领域
[0001] 本发明涉及金刚石砂轮的技术领域,特别涉及一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮。
背景技术
[0002] 目前绝大部分人工合成的金刚石都为粉末状或细小的颗粒状,为了利用金刚石进 行高精度、高效率磨削加工,通常采用称之为结合剂的物质将金刚石磨粒粘结起来并制成 具有一定强度和形状的磨具,以便于安装在各种磨床上进行磨削加工。与其它磨料如刚玉、 碳化硅相比,用金刚石砂轮进行磨削时,具有以下优点:磨削效率高;耐磨性高,磨粒本身消 耗很少,具有很高的使用寿命,特别是在磨削硬、脆工件时最为明显;磨粒硬度和耐磨性高, 磨粒能长久保持锋利,容易切入工件,实现低应力磨削;磨削的工件精度高、表面质量好。金 刚石砂轮应用已渗透到机械加工、汽车制造、航空航天、生物、医疗器具、电子信息、建筑、交 通、地质采矿、艺术、新材料等各个领域。
[0003] 在砂轮中用于固结金刚石磨粒的结合剂有树脂、金属和陶瓷三种材料,其中树脂 结合剂自锐性好,砂轮磨削效率高,磨削发热量小,并且可以改善工件表面的粗糙度;金属 结合剂金刚石砂轮的强度高,工作面几何形状保持性好,寿命长,耐冲击;陶瓷结合剂金刚 石砂轮经高温烧成,陶瓷结合剂材料热稳定性好,在磨削高温下仍能对金刚石磨料保持较 高的把持力,砂轮使用寿命长,磨削能力强、磨削温度低、自锐性强,锋利状态持久,磨削效 率高。
[0004] 但是这三种结合剂仍不能完全满足金刚石砂轮的要求:树脂结合剂是有机材料, 受树脂本征性能限制,砂轮耐热性、耐水性、耐磨性较差,不能进行精密成型磨削;金属结合 剂金刚石砂轮自锐性差、效率低;在金刚石砂轮制造过程中,陶瓷结合剂对金刚石的润湿性 差,大大降低了结合剂对金刚石的把持力,磨具在磨削过程中金刚石容易脱落,损耗大。目 前,为了提高金刚石砂轮性能,本领域的研究方向主要集中在新型金刚石结合剂的开发。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,该砂轮兼具 树脂和陶瓷结合剂金刚石砂轮自锐性好、磨削锋利、热稳定性好、耐磨、可精密加工等优点, 并优化了金刚石砂轮的整体性能。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007] -种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:
[0008] 金刚石粉末60%~70%,树脂结合剂15%~23%,陶瓷结合剂10%~20%。
[0009] 本发明所述的树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉。
[0010] 本发明所述的陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0011] 二氧化硅30 %~36 %,氧化硼18 %~23 %,二氧化锆16 %~20 %,氧化铝14 %~ 18%,二氧化锰12%~15%。
[0012] 本发明所述的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,优选地,由以下重量百分比的原料组 成:
[0013] 金刚石粉末65%,树脂结合剂20%,陶瓷结合剂15%。
[0014] 本发明所述的陶瓷结合剂,优选地,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0015] 二氧化硅33%,氧化硼20%,二氧化锆18%,氧化铝16%,二氧化锰13%。
[0016] 本发明所述的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,制备步骤如下:
[0017] (1)取树脂结合剂和陶瓷结合剂,放入混料机中混合20~24小时,过200~300目 筛,得到复合结合剂;
[0018] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合4~6小时,然后慢慢加入原料 总重量的1 %~2 %的丙烯酸乳液继续混合5~8小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0019] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为250 ~260°C,压力为120~125MPa,保压2~3小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0020] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,5~7小时升温至190°C,然后分段升温至最终 烧结温度720~730°C,保温1~2小时,冷却至室温取出;
[0021 ] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023] 1、在磨削性能上,本发明产品既保持了陶瓷结合剂、树脂结合剂金刚石砂轮较强 的磨削能力、较好自锐性、较高的磨削精度、形状稳定等优点,又克服了树脂结合剂热稳定 性差,陶瓷损耗大的缺点。
[0024] 2、本发明制成的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的磨削效率有较大提高,耐磨性好, 且磨削锋利。
具体实施方式
[0025] 以下结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
[0026] 实施例1
[0027] -种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末 60%,聚酰亚胺树脂粉23%,陶瓷结合剂17%。
[0028] 陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0029] 二氧化硅30 %,氧化硼18 %,二氧化锆19 %,氧化铝18 %,二氧化锰15 %。
[0030] 树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备步骤如下:
[0031] (1)取聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化硼、二氧化锆、氧化铝、二氧化锰,放入混料 机中混合20小时,过200目筛,得到复合结合剂;
[0032] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合4小时,然后慢慢加入原料总重 量的1 %的丙烯酸乳液继续混合5小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0033] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为250 °C,压力为120MPa,保压2小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0034] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,5小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度720°C,保温1小时,冷却至室温取出;
[0035] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0036] 实施例2
[0037] -种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末 63%,聚酰亚胺树脂粉17%,陶瓷结合剂20%。
[0038] 陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0039] 二氧化硅35%,氧化硼23%,二氧化锆16%,氧化铝14%,二氧化锰12%。
[0040] 树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备步骤如下:
[0041] (1)取聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化硼、二氧化锆、氧化铝、二氧化锰,放入混料 机中混合21小时,过230目筛,得到复合结合剂;
[0042] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合5小时,然后慢慢加入原料总重 量的2 %的丙烯酸乳液继续混合6小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0043] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为252 °C,压力为12IMPa,保压3小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0044] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,6小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度725°C,保温1.5小时,冷却至室温取出;
[0045] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0046] 实施例3
[0047] -种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末 65%,聚酰亚胺树脂粉20%,陶瓷结合剂15%。
[0048] 陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0049] 二氧化硅33%,氧化硼20%,二氧化锆18%,氧化铝16%,二氧化锰13%。
[0050] 树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备步骤如下:
[0051] (1)取聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化硼、二氧化锆、氧化铝、二氧化锰,放入混料 机中混合22小时,过250目筛,得到复合结合剂;
[0052] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合6小时,然后慢慢加入原料总重 量的1 %的丙烯酸乳液继续混合7小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0053] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为254 °C,压力为122MPa,保压2.5小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0054] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,6小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度725°C,保温2小时,冷却至室温取出;
[0055] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0056] 实施例4
[0057] 一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末 68%,聚酰亚胺树脂粉22%,陶瓷结合剂10%。
[0058]陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0059] 二氧化硅36%,氧化硼19%,二氧化锆17%,氧化铝14%,二氧化锰14%。
[0060]树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备步骤如下:
[0061] (1)取聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化硼、二氧化锆、氧化铝、二氧化锰,放入混料 机中混合23小时,过280目筛,得到复合结合剂;
[0062] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合5小时,然后慢慢加入原料总重 量的2 %的丙烯酸乳液继续混合8小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0063] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为256 °C,压力为123MPa,保压3小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0064] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,7小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度730°C,保温1.5小时,冷却至室温取出;
[0065] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0066] 实施例5
[0067] -种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,由以下重量百分比的原料组成:金刚石粉末 70%,聚酰亚胺树脂粉15%,陶瓷结合剂15%。
[0068] 陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成:
[0069] 二氧化硅33%,氧化硼20%,二氧化锆18%,氧化铝16%,二氧化锰13%。
[0070] 树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备步骤如下:
[0071] (1)取聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化硼、二氧化锆、氧化铝、二氧化锰,放入混料 机中混合24小时,过300目筛,得到复合结合剂;
[0072] (2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合6小时,然后慢慢加入原料总重 量的2 %的丙烯酸乳液继续混合8小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0073] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为260 °C,压力为125MPa,保压3小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0074] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,7小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度730°C,保温2小时,冷却至室温取出;
[0075] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0076] 对比例
[0077] 通过实验选择了一种性能比较好的现有金刚石砂轮配方作为对比例。现有砂轮配 方,由以下重量百分比的原料制成:金刚石粉末40%,酚醛树脂粉35%,铜粉15%,氧化铬粉 末5%,氧化锌粉末5%,制备步骤如下:
[0078] (1)取酚醛树脂粉、铜粉、氧化铬粉末、氧化锌粉末,放入混料机中混合21小时,过 230目筛,得到结合剂;
[0079] (2)将金刚石粉末与结合剂放入混料机内混合5小时,然后慢慢加入原料总重量的 2 %的丙烯酸乳液继续混合6小时,再过80目标准筛,得砂轮混合料;
[0080] (3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平,置入液压机定模热压,温度为252 °C,压力为12IMPa,保压3小时,冷却出模后得砂轮坯体;
[0081] (4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结,6小时升温至190°C,然后分段升温至最终烧结 温度725°C,保温1.5小时,冷却至室温取出;
[0082 ] (5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工,检验合格后包装、入库,得成品。
[0083] 试验例
[0084] 1、采用SCN-802造型材料耐火性能测试仪测定耐火度:将制备的砂轮粉体在15MPa 下压制为(i)8X 10mm圆形柱试样,平放在陶瓷基片上,放入测试仪加热区,升温速度为5°C/ min,当温度接近材料耐火度时,每升高10 °C保温1小时,以砂轮圆柱体的边角变圆时的温度 为材料参考耐火度,测试结果见表1。
[0085]表1实施例1~5与对比例金刚石砂轮胎体材料耐火度的实验结果
[0086]
Figure CN104149037BD00071
[0087] 2、实施例1~5与对比例金刚石砂轮磨削性能比较见表2和表3:
[0088] 表2实施例1~5与对比例金刚石砂轮磨削试验结果
Figure CN104149037BD00072
[0090]表3实施例1~5与对比例金刚石砂轮磨削试验结果
Figure CN104149037BD00073
[0092] 注:保型性为砂轮磨削lcm硬质合金损耗量(um) 〇
[0093] 从表1可以看出,本发明的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮的实施例1~5的耐火度都 比对比例的高,说明本发明产品具有较高热稳定性,耐热性好。
[0094] 从表2可以看出,本发明的实施例1~5的磨削转矩、磨削功率和磨削电流都低于以 铜作填料的现有配方制作的树脂结合剂金刚石砂轮的,表明本发明的砂轮自锐性好、磨削 锋利。
[0095] 表3表明本发明的树脂陶瓷结合剂砂轮较现有砂轮,保型性好,损耗低,耐磨性好, 磨削效率高。

Claims (3)

1. 一种树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,其特征在于,由以下重量百分比的原料组成:金刚 石粉末60%~70%,树脂结合剂15%~23%,陶瓷结合剂10%~20% ; 所述的树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉; 所述的陶瓷结合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成: 二氧化硅30 %~36 %,氧化硼18 %~23 %,二氧化锆16 %~20 %,氧化铝14 %~18 %, 二氧化锰12%~15%。
2. 根据权利要求1所述的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,其特征在于,由以下重量百分比 的原料组成: 金刚石粉末65 %,树脂结合剂20 %,陶瓷结合剂15 %。
3. 根据权利要求1或2所述的树脂陶瓷结合剂金刚石砂轮,其特征在于,所述的陶瓷结 合剂,由以下重量百分比的原料粉末组成: 二氧化硅33 %,氧化硼20 %,二氧化锆18 %,氧化铝16 %,二氧化锰13 %。
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