CN108422335A - 一种强度高的砂轮及其制备方法和应用 - Google Patents

一种强度高的砂轮及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种强度高的砂轮及其制备方法和应用。所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝150‑250份、纳米级二硫化钼15‑38份、菱镁矿微粉20‑35份、二水硫酸钙晶须20‑25份、褐煤蜡10‑15份、锆酸四丁酯2‑7份、三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯15‑22份、酚醛树脂20‑38份、纳米氧化铬5‑10份。本发明的砂轮具有优异的粘附性能，且强度高，耐磨性能好，有效提高了使用寿命。

Description

一种强度高的砂轮及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种砂轮，具体是一种强度高的砂轮及其制备方法和应用。
背景技术
砂轮又称固结磨具，是由结合剂将普通磨料固结成一定形状(多数为圆形，中央有通孔)，并具有一定强度的固结磨具。其一般由磨料、结合剂和气孔构成，这三部分常称为固结磨具的三要素。按照结合剂的不同分类，常见的有陶瓷(结合剂)砂轮、树脂(结合剂)砂轮、橡胶(结合剂)砂轮。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。随着现代工业的发展，高性能的磨具在工业以及民用领域中的应用越来越广，尤其在航空发动机盘/轴类零件的精加工领域。但是现有的砂轮在打磨的过程中，颗粒的粘附性不够，造成了颗粒的脱落，进而造成了使用寿命的降低，造成使用成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高的砂轮及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝150-250份、纳米级二硫化钼15-38份、菱镁矿微粉20-35份、二水硫酸钙晶须20-25份、褐煤蜡10-15份、锆酸四丁酯2-7份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯15-22份、酚醛树脂20-38份、纳米氧化铬5-10份。
作为本发明进一步的方案：所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝180-220份、纳米级二硫化钼22-35份、菱镁矿微粉25-30份、二水硫酸钙晶须22-24份、褐煤蜡12-14份、锆酸四丁酯3-6份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯18-20份、酚醛树脂26-32份、纳米氧化铬6-9份。
作为本发明进一步的方案：所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝200份、纳米级二硫化钼30份、菱镁矿微粉27份、二水硫酸钙晶须23份、褐煤蜡13份、锆酸四丁酯5份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯19份、酚醛树脂30份、纳米氧化铬7份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在120-150℃混合反应25-40min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻20-30min；
(2)然后升温至400-500℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(3)然后升温至550-700℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(4)然后升温至750-850℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(5)将上步所得物置于1100-1200℃下搅拌10-25min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(6)将上步所得物粉碎，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤(6)中将上步所得物粉碎过筛200-400目。
作为本发明进一步的方案：步骤(6)中烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
一种强度高的砂轮在航空领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的砂轮通过纳米级氧化铝、纳米级二硫化钼、菱镁矿微粉、二水硫酸钙晶须、褐煤蜡、锆酸四丁酯、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、酚醛树脂和纳米氧化铬为主要原料制备而成，具有优异的粘附性能，且强度高，耐磨性能好，有效提高了使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝150份、纳米级二硫化钼15份、菱镁矿微粉20份、二水硫酸钙晶须20份、褐煤蜡10份、锆酸四丁酯2份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯15份、酚醛树脂20份、纳米氧化铬5份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在120℃混合反应25min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻20min；(2)然后升温至400℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.5h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8min；(3)然后升温至550℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.5h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8min；(4)然后升温至750℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.5h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8min；(5)将上步所得物置于1100℃下搅拌10min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8min；(6)将上步所得物粉碎过筛200目，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
实施例2
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝250份、纳米级二硫化钼38份、菱镁矿微粉35份、二水硫酸钙晶须25份、褐煤蜡15份、锆酸四丁酯7份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯22份、酚醛树脂38份、纳米氧化铬10份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在150℃混合反应40min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻30min；(2)然后升温至500℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻15min；(3)然后升温至700℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻15min；(4)然后升温至850℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻15min；(5)将上步所得物置于1200℃下搅拌25min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻15min；(6)将上步所得物粉碎过筛400目，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
实施例3
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝200份、纳米级二硫化钼30份、菱镁矿微粉27份、二水硫酸钙晶须23份、褐煤蜡13份、锆酸四丁酯5份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯19份、酚醛树脂30份、纳米氧化铬7份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在130℃混合反应30min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻25min；(2)然后升温至450℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.8h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻10min；(3)然后升温至620℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.7h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻10min；(4)然后升温至800℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.8h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻11min；(5)将上步所得物置于1150℃下搅拌20min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻10min；(6)将上步所得物粉碎过筛300目，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
实施例4
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝180份、纳米级二硫化钼22份、菱镁矿微粉25份、二水硫酸钙晶须22份、褐煤蜡12份、锆酸四丁酯3份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯18份、酚醛树脂26份、纳米氧化铬6份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在125℃混合反应28min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻22min；(2)然后升温至420℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.6h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻11min；(3)然后升温至580℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.6h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻9min；(4)然后升温至770℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.6h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻11min；(5)将上步所得物置于1120℃下搅拌15min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻11min；(6)将上步所得物粉碎过筛250目，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
实施例5
一种强度高的砂轮，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝220份、纳米级二硫化钼35份、菱镁矿微粉30份、二水硫酸钙晶须24份、褐煤蜡14份、锆酸四丁酯6份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯20份、酚醛树脂32份、纳米氧化铬9份。
一种强度高的砂轮的制备方法，包括以下步骤：(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在145℃混合反应35min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻27min；(2)然后升温至470℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.9h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻14min；(3)然后升温至640℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.9h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻13min；(4)然后升温至820℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.9h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻13min；(5)将上步所得物置于1180℃下搅拌23min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻13min；(6)将上步所得物粉碎过筛350目，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
对比例1
与实施例3相比，原料中无二硫化钼，其他制备工艺相同。
对比例2
与实施例3相比，原料中无三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其他制备工艺相同。
对比例3
与实施例3相比，原料中无三(2-羟乙基)异氰尿酸酯和二硫化钼，其他制备工艺相同。
实验例
项目 磨削对象 规格型号 磨削比 使用寿命
实施例1 高速钢HRC＝58 150×25×32 68 2682
实施例2 高速钢HRC＝58 150×25×32 78 3020
实施例3 高速钢HRC＝58 150×25×32 89 3538
实施例4 高速钢HRC＝58 150×25×32 77 2565
实施例5 高速钢HRC＝58 150×25×32 72 2823
对比例1 高速钢HRC＝58 150×25×32 50 1282
对比例2 高速钢HRC＝58 150×25×32 42 1612
对比例3 高速钢HRC＝58 150×25×32 35 628
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种强度高的砂轮，其特征在于，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝150-250份、纳米级二硫化钼15-38份、菱镁矿微粉20-35份、二水硫酸钙晶须20-25份、褐煤蜡10-15份、锆酸四丁酯2-7份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯15-22份、酚醛树脂20-38份、纳米氧化铬5-10份。
2.根据权利要求1所述的强度高的砂轮，其特征在于，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝180-220份、纳米级二硫化钼22-35份、菱镁矿微粉25-30份、二水硫酸钙晶须22-24份、褐煤蜡12-14份、锆酸四丁酯3-6份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯18-20份、酚醛树脂26-32份、纳米氧化铬6-9份。
3.根据权利要求1所述的强度高的砂轮，其特征在于，所述砂轮包括以下重量份数的原料：纳米级氧化铝200份、纳米级二硫化钼30份、菱镁矿微粉27份、二水硫酸钙晶须23份、褐煤蜡13份、锆酸四丁酯5份、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯19份、酚醛树脂30份、纳米氧化铬7份。
4.一种根据权利要求1-3任一所述的强度高的砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将酚醛树脂与褐煤蜡、锆酸四丁酯和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯混合，在120-150℃混合反应25-40min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻20-30min；
(2)然后升温至400-500℃，加入二水硫酸钙晶须，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(3)然后升温至550-700℃，加入纳米级氧化铝和纳米级二硫化钼，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(4)然后升温至750-850℃，加入菱镁矿微粉和纳米氧化铬，继续混合反应0.5-1h；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(5)将上步所得物置于1100-1200℃下搅拌10-25min；冷却至室温后，置于-5℃下冷冻8-15min；
(6)将上步所得物粉碎，加入等质量的水混合均匀，并放模具中进行烧结成型，即得。
5.根据权利要求4所述的强度高的砂轮的制备方法，其特征在于，步骤(6)中将上步所得物粉碎过筛200-400目。
6.根据权利要求4所述的强度高的砂轮的制备方法，其特征在于，步骤(6)中烧结成型具体为：从40℃开始，以50℃/小时的速率升温至800℃，随后以100℃/小时的速率升温至1000℃，随后在550℃下保温2小时。
7.一种根据权利要求1-3任一所述的强度高的砂轮在航空领域中的应用。
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