CN106041764A - 一种复合结合剂金刚石砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金刚石砂轮技术领域，特别涉及一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末52～59份，超细聚酰亚胺树脂粉12～24份，氧化铝10～20份，硅灰2～6份，铁矿渣3～7份，碳酸锂0.1～0.5份，氧化钐0.2～1.8份。本发明的复合结合剂金刚石砂轮既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨削效率高、自锐性好、强度高、耐冲击的特点，同时也具有陶瓷结合剂金刚石砂轮刚性高、耐热性好、耐腐蚀性好、型面保持好的优点，同时还克服了两种结合剂金刚石砂轮各自存在的不足。

Description

一种复合结合剂金刚石砂轮
技术领域
本发明属于金刚石砂轮技术领域，特别涉及一种复合结合剂金刚石砂轮。
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。
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
本发明所要解决的技术问题是提供一种复合结合剂金刚石砂轮，该砂轮磨削效率高、自锐性好、耐磨性高，机械性能好、耐热性高、型面保持好。
为实现上述目的，本发明所要解决的技术方案为：
本发明提供一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末52～59份，超细聚酰亚胺树脂粉12～24份，氧化铝10～20份，硅灰2～6份，铁矿渣3～7份，碳酸锂0.1～0.5份，氧化钐0.2～1.8份。
本发明的金刚石粉末52～59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。
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。
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。
优选地，本发明所述的复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末55份，超细聚酰亚胺树脂粉18份，氧化铝15份，硅灰4份，铁矿渣5份，碳酸锂0.3份，氧化钐1份。
优选地，本发明所述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为30～40μm的比例为60～80％，余下比例为粒径小于30～40μm，总比例为100％。超细聚酰亚胺树脂粉具有优良的耐热性、耐磨性，有较好的润湿和粘结性能，固化时不产生低分子挥发物，与其它原料相容性好，粘结强度高，具有良好的柔韧性，其机械强度高，耐热温度高。而选择超细聚酰亚胺树脂粉时，并不是粒径越细，所占比例越高越好，在本发明研究发现，超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为30～40μm的比例为60～80％，制备出来的金刚砂轮具有较好的性能。
优选地，本发明所述的硅灰的粒径为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，本发明所述的铁矿渣的粒径为5～10μm。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5～10μm时，金刚石砂轮原料粉末具有较好的烧结活性。
本发明的有益效果在于：
本发明的复合结合剂金刚石砂轮既保持了树脂结合剂金刚石砂轮原有的磨削效率高、自锐性好、强度高、耐冲击的特点，同时也具有陶瓷结合剂金刚石砂轮刚性高、耐热性好、耐腐蚀性好、型面保持好的优点，同时还克服了两种结合剂金刚石砂轮各自存在的不足。经试验，本发明的复合结合剂金刚石砂轮在数控磨床上使用时，大负荷强力磨削的单程切深可达8.5mm以上(普通树脂结合剂金刚石砂轮一般磨削的进刀量为0.1～0.2mm，现有的优秀强力磨削砂轮的单次进刀量也只有2～3mm)，使用寿命也显著提高；在同等测试条件下，与传统树脂结合剂金刚石砂轮相比，本发明制备的复合结合剂金刚石砂轮在磨削效率、使用寿命和产品价格方面的综合效益可以提高70％以上；相比现有技术制备的树脂结合剂金刚石砂轮或者陶瓷结合剂金刚石砂轮的耐火度提高40～80℃；复合结合剂的抗折强度也提高了10～20MPa。
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
一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末52份，超细聚酰亚胺树脂粉24份，氧化铝10份，粒径为15μm的硅灰6份，粒径为10μm的铁矿渣3份，碳酸锂0.5份，氧化钐0.2份。
上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为38μm的比例为80％，粒径为小于38μm的比例为20％。
上述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法如下：
(1)取超细聚酰亚胺树脂粉、氧化铝、硅灰、铁矿渣、碳酸锂和氧化钐，放入混料机中混合24小时，得到复合结合剂；
(2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合18小时，然后慢慢加入金刚石粉末与复合结合剂总重量的1％的丙烯酸乳液继续混合5小时，再过100目标准筛，得砂轮混合料；
(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℃，压力为130MPa，保压2小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，6小时升温至200℃，然后分段升温至最终烧结温度700℃，保温3小时，冷却至室温取出；
(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。
实施例2
一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末54份，超细聚酰亚胺树脂粉20份，氧化铝12份，粒径为12μm的硅灰5份，粒径为9μm的铁矿渣4份，碳酸锂0.4份，氧化钐0.6份。
上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为35μm的比例为75％，粒径为小于35μm的比例为25％。
上述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
实施例3
一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末55份，超细聚酰亚胺树脂粉18份，氧化铝15份，粒径为10μm的硅灰4份，粒径为8μm的铁矿渣5份，碳酸锂0.3份，氧化钐1份。
上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为32μm的比例为70％，粒径为小于32μm的比例为30％。
上述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
实施例4
一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末57份，超细聚酰亚胺树脂粉16份，氧化铝17份，粒径为8μm的硅灰3份，粒径为7μm的铁矿渣6份，碳酸锂0.2份，氧化钐1.4份。
上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为40μm的比例为65％，粒径为小于40μm的比例为35％。
上述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
实施例5
一种复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末59份，超细聚酰亚胺树脂粉12份，氧化铝20份，粒径为5μm的硅灰2份，粒径为5μm的铁矿渣7份，碳酸锂0.1份，氧化钐1.8份。
上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为30μm的比例为60％，粒径为小于30μm的比例为40％。
上述复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。

Claims (5)

1.一种复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末52～59份，超细聚酰亚胺树脂粉12～24份，氧化铝10～20份，硅灰2～6份，铁矿渣3～7份，碳酸锂0.1～0.5份，氧化钐0.2～1.8份。
2.根据权利要求1所述的复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末55份，超细聚酰亚胺树脂粉18份，氧化铝15份，硅灰4份，铁矿渣5份，碳酸锂0.3份，氧化钐1份。
3.根据权利要求2所述的复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为30～40μm的比例为60～80％。
4.根据权利要求2所述的复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述的硅灰的粒径为5～15μm。
5.根据权利要求2所述的复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述的铁矿渣的粒径为5～10μm。
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