CN107971938A - 一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂，由下列组分制成，按质量比为：氧化硅30‑50份，氧化铝5‑15，硼酸10‑30份，氧化镁5‑10份，无水碳酸钾5‑10份，氧化铬3‑5份，氟化钙3‑5份；本发明的有益效果及特点：本发明较好地解决了现有陶瓷结合剂为降低熔点，导致强度下降，硬度降低，把持力不足等问题。同时，引入氧化铬，并配合球磨机改变结合剂粒度，既能提高结合剂的高温润湿性增加硬度，又能降低结合剂耐火度保证强度。

Description

一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂
技术领域
本发明涉及一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂，属于陶瓷砂轮制造及应用技术领域。
背景技术
磨具通常包括普通磨具和超硬材料磨具两大类，超硬材料磨具则是以金刚石、立方氮化硼等超硬材料制成的磨具。而陶瓷结合剂作为砂轮磨具的结合剂，在前苏联，美国，日本发展较为广泛。其特点在于磨削力强、效率高、磨耗小，为一种优越的结合剂其化学性能稳定、耐热、抗腐蚀性好，气孔率可调整，磨削时有利于排屑容屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件，磨具的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易，能较好地保持砂轮的几何形状，因此陶瓷结合剂金刚石磨具在国外一些发达国家的使用日益增多。
但因磨料的主要成分为碳，在900℃左右烧结时，就会碳化分解，直接影响磨料的强度，导致砂轮的使用性能下降。所以应控制陶瓷结合剂耐火度低于900℃、并在此基础上提高强度和硬度。
发明内容
本发明以解决上述问题为目的，主要解决低温烧结陶瓷结合剂的制备，在控制降低烧成温度的基础上，提高强度和硬度。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂，由下列组分制成，按质量比为：氧化硅(SiO2)30-50份，氧化铝(Al2O3)5-15，硼酸(H3BO3)10-30份，氧化镁(MgO)5-10份，无水碳酸钾(K2CO3)5-10份，氧化铬(Cr2O3)3-5份，氟化钙(CaF2)3-5份；具体工艺步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350-1355℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:2-3；球磨机转数300-350转，20-23分钟，出料过300目筛网。
步骤(2)中，将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350℃进行预熔。
本发明的有益效果及特点：本发明较好地解决了现有陶瓷结合剂为降低熔点，导致强度下降，硬度降低，把持力不足等问题。同时，引入氧化铬，并配合球磨机改变结合剂粒度，既能提高结合剂的高温润湿性增加硬度，又能降低结合剂耐火度保证强度。本发明所述陶瓷结合剂的耐火度为750-850℃，抗折强度引入Cr2O3结合剂可达到140MPa，热膨胀系数为3.8-4.6*10-6/℃。引入Cr2O3大大提高了陶瓷结合剂强度。
具体实施方式
实施例1：按照质量份数，基础配方为：氧化硅(SiO2)40份，氧化铝(Al2O3)12份，硼酸(H3BO3)28份，氧化铬(Cr2O3)3份，无水碳酸钾(K2CO3)10份，氧化镁(MgO)5份，氟化钙(CaF2)3份。制备步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:2；球磨机转数300转，20分钟，出料过300目筛网。
按所述制备方法制得的结合剂，耐火度为830℃，抗折强度为140MPa，热膨胀系数为3.9*10-6/℃。
实施例2：按照质量份数，基础配方为：氧化硅30份，氧化铝15份，硼酸30份，氧化铬5份，无水碳酸钾5份，氟化钙5份，氧化镁8份，氧化镁10份；为描述方便，描述中不再重复化学分子式。
制备步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350-1355℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:2.5；球磨机转数350转，23分钟，出料过300目筛网。
按所述制备方法制得的结合剂，耐火度为850℃，抗折强度为130MPa，热膨胀系数为3.9*10-6/℃。
实施例3：按照质量份数，基础配方为：氧化硅50份，氧化铝5份，硼酸10份，氧化铬43份，无水碳酸钾8份，氟化钙4份，氧化镁8份；制备步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1355℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:3；球磨机转数300-350转，23分钟，出料过300目筛网。
按所述制备方法制得的结合剂，耐火度为820℃，抗折强度为120MPa，热膨胀系数为3.9*10-6/℃。
对比例：按照质量份数，基础配方为：氧化硅40份，氧化铝12份，硼酸28份，无水碳酸钾10份，氧化镁5份，氟化钙3份。
制备步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:2；球磨机转数300转，20分钟，出料过300目筛网。
按所述制备方法制得的结合剂，耐火度为870℃，抗折强度为97MPa，热膨胀系数为4.2*10-6/℃。
由实施例1和对比例1的最终产品性能可见，加入氧化铬，并配合球磨机改变结合剂粒度，既能提高结合剂的高温润湿性增加硬度，又能降低结合剂耐火度并保证强度。

Claims (2)

1.一种制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂，其特征在于：由下列组分制成，按质量比为：氧化硅30-50份，氧化铝5-15，硼酸10-30份，氧化镁5-10份，无水碳酸钾5-10份，氧化铬3-5份，氟化钙3-5份；具体工艺步骤如下：
(1)按配方设计，精准称量各组分，混合后加入球磨机中进行混磨；球磨机料球比例为2:1，球磨机转数150转，30分钟，出料过200目筛网；
(2)将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350-1355℃进行预熔，随后进行水淬处理，并将水淬后物料进行烘干处理；
(3)将步骤(2)中制得的结合剂加入球磨机中进行球磨处理，球磨介质球为刚玉球，球与物料的体积比为1:2-3；球磨机转数300-350转，20-23分钟，出料过300目筛网。
2.根据权利要求1所述的制造低温烧结超硬陶瓷砂轮的结合剂，其特征在于：步骤(2)中，将步骤(1)中制得的混合料放入高温炉中，在1350℃进行预熔。
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