CN105234834A - 一种高耐磨高导热性的超细粒度cbn砂轮及其制备方法 - Google Patents
一种高耐磨高导热性的超细粒度cbn砂轮及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮，该砂轮在制备过程中先对超细粒度的CBN磨料进行预处理，改善其力学性能，而以聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺等配制的溶液处理后的磨料以及其他纳米材料的分散性佳，不易团聚，纳米粉体在溶液中形成不沉淀、絮凝的稳定体系，与磨料混合均匀，干燥后的粉体与粘结剂的润湿性和相容性更佳，粘结更为紧密牢固，且以氟碳树脂作为粘结剂使得砂轮表面光滑耐脏，易于清理，本发明制备的超细粒度CBN砂轮胚体强度高，耐磨损性能极佳，导热性好，不易损坏工件，气孔率高而均匀，可应用于高精度的金属零件磨削用。
Description
技术领域
本发明涉及超细粒度CBN砂轮制备技术领域，尤其涉及一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮及其制备方法。
背景技术
超细粒度CBN砂轮是指以超细粒度（≤5μm）的CBN磨料和结合剂制成的一类砂轮，这类砂轮较之传统的砂轮材料具有更低的表面粗糙度和表面损伤性，抛光、磨削的精度更高，更能提高零部件表面质量，也是砂轮行业发展的一个重要方向。
在生产工艺方面，由于磨料的超细粒度，磨料间容易发生团聚，与结合剂的结合性变差，这样制备得到的砂轮就极易对工件表面产生划痕，影响工件质量，因此，在生产过程中需要对超细磨料进行预处理，提高其与粘结剂的相容性和分散性，同时研制适用于超细粒径磨料的粘结剂，以获得低表面粗糙度的成品。目前制备超细粒度砂轮的技术还存在加工效率低、生产成本偏高等缺点，需要进一步改善和优化原料配方和制备工艺。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮，该砂轮由以下重量份的原料制成：粒度≤5μm的CBN磨料35-40、纳米碳化硼5-8、纳米三氧化二铝10-12、粘结剂2-3、氢氟酸（浓度40%）适量、聚苯乙烯磺酸钠0.5-0.8、聚乙烯亚胺0.4-0.5、壳聚糖1-2、去离子水60-65。
所述的一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮，所述的粘结剂由以下重量份的原料制成：固含量为40-45%的水性氟碳乳液12-15、海藻酸钠4-5、纳米二氧化硅2-3、去离子水适量；其制备方法为：将海藻酸钠溶于适量的去离子水中，搅拌至其完全溶解即可，随后加入水性氟碳乳液、纳米二氧化硅，超声搅拌分散至物料完全混合分散均匀即得。
所述的一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮及其制备方法，其特在于，所述的制备方法为：
（1）先将CBN磨料投入氢氟酸溶液中浸泡预处理30-40min，随后过滤，水洗至中性，干燥备用；
（2）将聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺投入去离子水中，搅拌至物料完全溶解后，加入步骤（1）得到的磨料，搅拌混合均匀，随后再投入除粘结剂外的其它剩余成分，高速搅拌混合40-50min后静置1-2h后备用；
（3）将步骤（2）所得物料在80-100℃条件下干燥处理，干燥后的物料破碎，过200-300目筛，将过筛的物料与粘结剂混合，搅拌混合均匀后将混合物料球磨分散20-30min，随后将物料装模、成型、脱模，得胚体砂轮，其中成型压力为40-50MPa，随后将胚体砂轮送入70-80℃的烘箱中干燥5-6h后以4-5℃/min的速率升温至230-250℃，保温4-5h后自然冷却至室温即得该超细粒度CBN砂轮。
本发明先利用氢氟酸对超细粒度的CBN磨料进行预处理，处理后的磨料表面规整、光滑，力学性能得到改善，而以聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺等配制的溶液处理后的磨料以及其他纳米材料的分散性佳，不易团聚，加入壳聚糖、锂基膨润土等原料后，纳米粉体在溶液中形成不沉淀、絮凝的稳定体系，与磨料混合均匀，干燥后的粉体与粘结剂的润湿性和相容性更佳，粘结更为紧密牢固，且以氟碳树脂作为粘结剂使得砂轮表面光滑耐脏，易于清理，本发明制备的超细粒度CBN砂轮胚体强度高，耐磨损性能极佳，导热性好，不易损坏工件，气孔率高而均匀，可应用于高精度的金属零件磨削用。
具体实施方式
该实施例的砂轮由以下重量份的原料制成：粒度≤5μm的CBN磨料35、纳米碳化硼5、纳米三氧化二铝10、粘结剂2、氢氟酸（浓度40%）适量、聚苯乙烯磺酸钠0.5、聚乙烯亚胺0.4、壳聚糖1、去离子水60。
其中的粘结剂由以下重量份的原料制成：固含量为40%的水性氟碳乳液12、海藻酸钠4、纳米二氧化硅2、去离子水适量；其制备方法为：将海藻酸钠溶于适量的去离子水中，搅拌至其完全溶解即可，随后加入水性氟碳乳液、纳米二氧化硅，超声搅拌分散至物料完全混合分散均匀即得。
该砂轮的制备方法为：
（1）先将CBN磨料投入氢氟酸溶液中浸泡预处理30min，随后过滤，水洗至中性，干燥备用；
（2）将聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺投入去离子水中，搅拌至物料完全溶解后，加入步骤（1）得到的磨料，搅拌混合均匀，随后再投入除粘结剂外的其它剩余成分，高速搅拌混合40min后静置1h后备用；
（3）将步骤（2）所得物料在80℃条件下干燥处理，干燥后的物料破碎，过200目筛，将过筛的物料与粘结剂混合，搅拌混合均匀后将混合物料球磨分散20min，随后将物料装模、成型、脱模，得胚体砂轮，其中成型压力为40MPa，随后将胚体砂轮送入70℃的烘箱中干燥5h后以4℃/min的速率升温至230℃，保温4h后自然冷却至室温即得该超细粒度CBN砂轮。
实施例制备得到的砂轮性能指标如下：
测试中被磨削材料为工具钢，磨削方式为横向磨削，砂轮圆周速度：100m/s，工作台速度：0.05m/s，磨削深度：0.025mm。
本实施例制备的砂轮较传统的树脂CBN砂轮磨削比平均提高325%，平均修整间隔时间延长10倍，使用寿命延长5倍以上。经过60min的磨削，工件表面的粗糙度仅为0.04μm，工件表面无烧伤，磨削效率提高5倍以上，最大磨削速度可达138m/s。
Claims (3)
1.一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮，其特征在于，该砂轮由以下重量份的原料制成：粒度≤5μm的CBN磨料35-40、纳米碳化硼5-8、纳米三氧化二铝10-12、粘结剂2-3、氢氟酸（浓度40%）适量、聚苯乙烯磺酸钠0.5-0.8、聚乙烯亚胺0.4-0.5、壳聚糖1-2、去离子水60-65。
2.如权利要求1所述的一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮，其特征在于，所述的粘结剂由以下重量份的原料制成：固含量为40-45%的水性氟碳乳液12-15、海藻酸钠4-5、纳米二氧化硅2-3、去离子水适量；其制备方法为：将海藻酸钠溶于适量的去离子水中，搅拌至其完全溶解即可，随后加入水性氟碳乳液、纳米二氧化硅，超声搅拌分散至物料完全混合分散均匀即得。
3.如权利要求1所述的一种高耐磨高导热性的超细粒度CBN砂轮及其制备方法，其特在于，所述的制备方法为：
（1）先将CBN磨料投入氢氟酸溶液中浸泡预处理30-40min，随后过滤，水洗至中性，干燥备用；
（2）将聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯亚胺投入去离子水中，搅拌至物料完全溶解后，加入步骤（1）得到的磨料，搅拌混合均匀，随后再投入除粘结剂外的其它剩余成分，高速搅拌混合40-50min后静置1-2h后备用；
（3）将步骤（2）所得物料在80-100℃条件下干燥处理，干燥后的物料破碎，过200-300目筛，将过筛的物料与粘结剂混合，搅拌混合均匀后将混合物料球磨分散20-30min，随后将物料装模、成型、脱模，得胚体砂轮，其中成型压力为40-50MPa，随后将胚体砂轮送入70-80℃的烘箱中干燥5-6h后以4-5℃/min的速率升温至230-250℃，保温4-5h后自然冷却至室温即得该超细粒度CBN砂轮。
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