CN106041761A - 一种陶瓷结合剂金刚石砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金刚石砂轮技术领域，特别涉及一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末63～68份，陶瓷结合剂32～37份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝20～30份，硅灰15～23份，铁矿渣4～12份，碳酸锂1～5份，氧化钐1～4份，滑石粉1～5份。本发明的陶瓷结合剂金刚石砂轮刚性高、耐热性好、耐腐蚀性好、型面保持好，润湿性好，制备过程中对金刚石的把持力好，高致密性，抗弯强度显著提高，低膨胀系数。

Description

一种陶瓷结合剂金刚石砂轮
技术领域
本发明属于金刚石砂轮技术领域，特别涉及一种陶瓷结合剂金刚石砂轮。
背景技术
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。
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，其中陶瓷结合剂金刚石砂轮是用配比好的陶瓷结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔、用磨粒进行切削的磨具。陶瓷结合剂金刚石砂轮有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，以控制加工精度。同树脂结合剂砂轮相比，它他解决了树脂金刚石砂轮的低寿命，磨削效率低，磨具本身在磨削过程中易变性的问题。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在钻石、工业陶瓷、金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，硬质合金等高硬脆材料等一些特殊材料的磨削加工中，具有越来越明显的优势，在金刚石磨具的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能磨具，具有越来越广泛的应用，是近来世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。但是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，气孔率大，弹性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，该砂轮刚性高、耐热性好、耐腐蚀性好、型面保持好，润湿性好，制备过程中对金刚石的把持力好。
为实现上述目的，本发明所要解决的技术方案为：
本发明提供一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末63～68份，陶瓷结合剂32～37份。
本发明的金刚石粉末63～68份最为合适，在这个范围内，金刚石砂轮具有最好的性能，如果过高则易使混料混合不均匀，出现结团，加工面易出现划伤现象，过低则出现损耗过快，砂轮寿命降低。
优选地，本发明所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝20～30份，硅灰15～23份，铁矿渣4～12份，碳酸锂1～5份，氧化钐1～4份，滑石粉1～5份。
优选地，本发明由以下重量份的原料制成：金刚石粉末65份，陶瓷结合剂35份。
更优选地，本发明所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝25份，硅灰19份，铁矿渣8份，碳酸锂3份，氧化钐3份，滑石粉3份。
优选地，本发明所述硅灰的粒径为5～15μm。本发明添加粒径为5～15μm的硅灰有效提高金刚石砂轮的耐腐蚀性，耐磨性，还能够提高砂轮的致密性，同时与氧化铝结合，显著提高砂轮的高温性能。
优选地，本发明所述铁矿渣的粒径为1～10μm。在这个粒径范围内，能够有效提高金刚石砂轮的烧结性能，一般来说粒径越细，其烧结活性较优，但是在在一定范围内，粒径过细，表面积过大，暴露在空气中，就会容易发生氧化，从而，从而在粉末颗粒表面形成氧化物层，进而阻止烧结反应的进行，因此降低了粉末的烧结反应活性，因此铁矿渣的粒径为1～10μm时，金刚石砂轮原料粉末具有较好的烧结活性。
优选地，本发明所述滑石粉的粒径为5～10μm。本发明添加的滑石粉在这个温度范围内能够显著提高砂轮的烧结反应活性，降低烧成温度,增加砂轮坯体热稳定性,扩宽烧成范围。
氧化钐具有细化晶粒、净化材料表面和界面，吸附有害杂质，如氧和硫等作用，可显著提高预合金粉末的烧结反应活性和烧结块的机械性能，如抗弯强度等，以及对金刚石的把持力。
本发明原料中，添加碳酸锂改善金刚石和结合剂的润湿性，抗折强度达最大，耐火度显著提高，同时还能降低原料粉末的烧结温度。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的陶瓷结合剂金刚石砂轮刚性高、耐热性好、耐腐蚀性好、型面保持好，润湿性好，制备过程中对金刚石的把持力好，高致密性，抗弯强度显著提高，低膨胀系数，克服了现有技术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，气孔率大的不足。经测试，本发明结合剂的耐火度高达820℃，结合剂的抗折强度高达112.2MPa，都相对现有技术提高，而砂轮烧成温度也降低50～100℃。经磨削试验，用本发明的陶瓷结合剂金刚石砂轮加工直径为19.2mm规格的PDC(PDC是金刚石微粉与硬质合金基体经高温高压烧结而成的复合材料)，相对传统陶瓷结合剂金刚石砂轮，陶瓷结合剂金刚石砂轮折合为10mm工作层时,本发明的每个磨削PDC粒数多出20～30粒，磨削效率提高一倍以上，砂轮在整个磨削过程中,除首先砂轮表面开刃以外,本发明的无须再修整，而传统陶瓷结合剂金刚石砂轮必须修整3～5次,否则磨不动工件。
具体实施方式
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。
实施例1
一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成(按常规方法制备)：金刚石粉末63份，陶瓷结合剂37份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝20份，粒径为15μm的硅灰15份，粒径为10μm的铁矿渣4份，碳酸锂5份，氧化钐1份，粒径为10μm的滑石粉1份。
实施例2
一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成(按常规方法制备)：金刚石粉末64份，陶瓷结合剂36份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝22份，粒径为12μm的硅灰17份，粒径为7μm的铁矿渣6份，碳酸锂4份，氧化钐2份，粒径为9μm的滑石粉2份。
实施例3
一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成(按常规方法制备)：金刚石粉末65份，陶瓷结合剂35份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝25份，粒径为10μm的硅灰19份，粒径为5μm的铁矿渣8份，碳酸锂3份，氧化钐3份，粒径为8μm的滑石粉3份。
实施例4
一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成(按常规方法制备)：金刚石粉末66份，陶瓷结合剂33份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝28份，粒径为8μm的硅灰21份，粒径为3μm的铁矿渣10份，碳酸锂2份，氧化钐3份，粒径为7μm的滑石粉4份。
实施例5
一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成(按常规方法制备)：金刚石粉末68份，陶瓷结合剂32份；所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝30份，粒径为5μm的硅灰23份，粒径为1μm的铁矿渣12份，碳酸锂1份，氧化钐4份，粒径为5μm的滑石粉5份。

Claims (6)

1.一种陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末63～68份，陶瓷结合剂32～37份；
所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝20～30份，硅灰15～23份，铁矿渣4～12份，碳酸锂1～5份，氧化钐1～4份，滑石粉1～5份。
2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末65份，陶瓷结合剂35份。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：氧化铝25份，硅灰19份，铁矿渣8份，碳酸锂3份，氧化钐3份，滑石粉3份。
4.根据权利要求3所述的陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述硅灰的粒径为5～15μm。
5.根据权利要求3所述的陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述铁矿渣的粒径为1～10μm。
6.根据权利要求3所述的陶瓷结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述滑石粉的粒径为5～10μm。
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