CN110104974B - 一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料及其制造方法，该机床工业专用微晶陶瓷磨料由两个部分组成，其中第一部分为氧化铝粉、六水硝酸镧、羟基磷灰石在梭式窑中微晶烧结而成的微晶陶瓷；第二部分为三种组份聚合反应获得，组份A为乙烯基烯属不饱和单体、磷二齿配位体、铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为原料的混合物；组份B为丙烯酸酯基烯属不饱和单体；组份C为含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液，第二部分的组成关系为以铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为芯体，硅酸凝胶为介质，乙烯基烯属不饱和单体与丙烯酸酯基烯属不饱和单体聚合物为模壳的微胶囊结构。本发明具有微晶结构，磨削刃细而密，强度高、韧性好、防自损耗、耐用的的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及机械工业陶瓷磨料技术领域，尤其涉及一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料及其制造方法。
背景技术
目前现有技术中在机床工业中应用的刚玉研磨材料(如切割片、砂轮、砂布)均只有一次性使用锐度和切割力，没有表层破碎后的次表层自锐性和稳定保持切割力的能力，同时大部的磨削损耗甚至不是磨削本身造成的，而是刚玉之间由于结合力差和基体不稳定相互碰撞磨损导致的不必要损耗。
对于抛光研磨材料，主要是指研磨介质的选择，与工件的材质很有关系，因为研磨材料中的主要介质很很多个品种，如棕刚玉研磨抛光磨料、玉米芯磨料、核桃壳磨料、高频瓷磨料、氧化铝磨料、锆珠磨料、钢珠等等，它们各有各的特性和适应性，使用得当可以使工件表面得到光滑亮丽的表面。
目前世界上只有圣戈班(Saint-Gobain)、3M(仅供固结磨具)、太巴克(特殊技术)、还有VSM、Hermes等有SG磨料生产供应，价格很高，一般在20万/吨。目前，我国的刚玉磨料制造绝大多数采用的是传统的电熔工艺，烧结法制造的刚玉磨料很少，同样SG磨料质量也与发达国家尚有差距。
因此市场上需要一种微晶结构，磨削刃细而密，强度高、韧性好、防自损耗、耐用的的机床工业专用微晶陶瓷磨料。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种微晶结构，磨削刃细而密，强度高、韧性好、防自损耗、耐用的的防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备乙烯基烯属不饱和单体45份-50份、含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50份-55份、磷二齿配位体0.1份-0.2份、铅粉15份-18份、活性碳粉末2份-3份、二氧化钛粉8份-10份、氧化铝粉30份-35份、六水硝酸镧2份-2.5份、羟基磷灰石3份-5份、丙烯酸酯基烯属不饱和单体26份-28份；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量氢气、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量甲苯；
2)陶瓷磨料制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化铝粉、六水硝酸镧、羟基磷灰石混合均匀后在圆柱形容器中填压成圆片形，再将成型粉料在梭式窑中进行烧结，烧结温度1500-1700℃，烧成周期24h-36h，然后将烧成品采用复合破碎机机械破碎至粒度1mm-1.5mm的固体碎渣，该固体碎渣即为所需陶瓷磨料；
3)组份A准备
①将阶段1)步骤①准备的乙烯基烯属不饱和单体、磷二齿配位体全部溶于阶段1)步骤②准备的甲苯溶剂中，获得甲苯溶液；
②将阶段1)步骤①准备的铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉投入步骤①获得的甲苯溶液中，搅拌均匀获得混浊液，该混浊液即为组份A；
4)组份B准备
①将阶段1)步骤①准备的丙烯酸酯基烯属不饱和单体全部溶于阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，获得酸性水溶液，该酸性水溶液即为组份B；
5)磨料制备
①将阶段2)获得的陶瓷磨料、阶段3)获得的组份A和阶段4)获得的组份B混合至自然分层，然后采用200rpm/min-250rpm/min的速率进行搅拌，搅拌2min-3min后开始按组份A与组份B混合溶液总体积V1计以V1/min的速率通入阶段1)步骤②准备的氢气，同时开始加热，加热至45℃-50℃时在混合液中开始按泡花碱水溶液体积V计20％V/min的滴加速率滴加阶段1)步骤①准备的泡花碱水溶液，滴加时继续升温至80℃-90℃时开始保温，保持搅拌速率和温度
40min-50min，然后滤除并回收液体，保留固含物，该固含物即为所需机床工业专用微晶陶瓷磨料。
一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料，该机床工业专用微晶陶瓷磨料由两个部分组成，其中第一部分为氧化铝粉30份-35份、六水硝酸镧2份-2.5份、羟基磷灰石3份-5份在梭式窑中微晶烧结而成的微晶陶瓷34份-42份；第二部分为三种组份聚合反应获得，组份A为乙烯基烯属不饱和单体45份-50份、磷二齿配位体0.1份-0.2份、铅粉15份-18份、活性碳粉末2份-3份、二氧化钛粉8份-10份为原料的混合物；组份B为以丙烯酸酯基烯属不饱和单体26份-28份为原料的第二单体；组份C为含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50份-55份，第二部分的组成关系为铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为芯体，硅酸凝胶为柔弹胶粘介质，乙烯基烯属不饱和单体与丙烯酸酯基烯属不饱和单体的聚合物为模壳的微胶囊结构。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)本发明最终烧结的块料是圆片状而不是常用规技术中的形状，同时与之匹配的技术特征是块料破碎采用的是复合破碎机，与现有技术中传统棕刚玉、白刚玉磨料生产企业粗破采用颚式破碎机不同，这是由于本发明的技术目的是以最快的生产效率获得可二次破碎的陶瓷微晶构架，经多次试验验证这种块料形状和破碎方式是最合适本发明工业生产的。(2)本发明中磨料部分的晶体尺寸小于2微米；与传统刚玉磨料比较球磨韧性和亲水性好；具有高锋利性、高自锐性、低磨削热，配方中添加能形成微晶以及微裂纹的材料(羟基磷灰石)，便于烧成成品后的破碎加工，工艺自成体系，使用性能好。(3)本发明采用了微胶囊与硅胶工艺的复合技术，其技术目的是获得了缓释内部包容物(同时也是陶瓷改性物)的、具有柔弹效果、润滑效果和助磨效果的微粒结合体，而这样具有复合功能的微粒结构，现有技术中没有出现。(4)本发明有一点难能可贵的是所有组份对于陶瓷本身而言是具有综合性能的改性物，其中铅粉可以增加陶瓷的抗辐射能力同时起到明显的润滑作用；活性碳粉末具有明显的吸湿缓释水性，利于陶瓷速干而长久保湿，有利于陶瓷的固结和性能维持；二氧化钛粉末具有良好的杀菌性及较好的装饰性；作为胶囊壳膜的烯基聚合物具有极好的张力和抗断裂能力(类似于聚乙烯)，能很好地防止陶瓷干裂、崩缺；作为胶粘柔弹介质的硅酸凝胶能极大地提升陶瓷的自结合力，增加陶瓷的强度。(5)本发明还有一点难能可贵的是所有组份对于采用陶瓷研磨体的球磨过程而言，仍然是具有综合性能的助磨介质，其中铅粉和活性碳粉末可以起到明显的润滑作用，防止干磨擦生热(本技术领域众所周知，球磨时温度过高会极大地降低出粉陶瓷的性能)；二氧化钛粉末具有良好的杀菌性及极好的切削性(高硬度的粉粒)，能弥补于陶瓷研磨体球磨效率低下的问题；作为胶囊壳膜的烯基聚合物具有极好的张力和混搅能力，能帮助提升球磨的均匀性；作为胶粘柔弹介质的硅酸凝胶能在很大程度上防止磨球间撞击，减少磨球损耗、提升效率、降低成本。(6)本发明在热浴反应过程中有一点较为特别的是添加了氢气，这个能帮助提升一定的搅拌均匀性，但最主要的是根据相关研究，在烯属不饱合单体聚合时添加氢气能明显提升聚合物的强度、韧性及耐酸碱性。(7)本发明是一个综合性的整体，采用一套简单的连续工艺获得具有三重复合结构并合具功能且功能互补的一体化微粒，对于工业化生产和提升应用范围极有帮助。因此本发明具有微晶结构，磨削刃细而密，强度高、韧性好、防自损耗、耐用的的特性，有着优良的综合性能。
具体实施方式
实施例1：
一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料，该机床工业专用微晶陶瓷磨料由两个部分组成，其中第一部分为氧化铝粉30Kg、六水硝酸镧2Kg、羟基磷灰石3Kg在梭式窑中微晶烧结而成的微晶陶瓷34Kg；第二部分由三个组份聚合反应获得，其中组份A为按重量份计乙烯基烯属不饱和单体50Kg、磷二齿配位体0.2Kg、铅粉18Kg、活性碳粉末3Kg、二氧化钛粉10Kg为原料的混合物；组份B为以丙烯酸酯基烯属不饱和单体28Kg为原料的第二单体；组份C为含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50Kg，第二部分的组成关系为铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为芯体，硅酸凝胶为柔弹胶粘介质，乙烯基烯属不饱和单体与丙烯酸酯基烯属不饱和单体的聚合物为模壳的微胶囊结构。
上述机床工业专用微晶陶瓷磨料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备乙烯基烯属不饱和单体50Kg、含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50Kg、磷二齿配位体0.1Kg-0.2Kg、铅粉18Kg、活性碳粉末3Kg、二氧化钛粉10Kg、氧化铝粉30Kg、六水硝酸镧2Kg、羟基磷灰石3Kg、丙烯酸酯基烯属不饱和单体28Kg；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量氢气、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量甲苯；
2)陶瓷磨料制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化铝粉、六水硝酸镧、羟基磷灰石混合均匀后在圆柱形容器中填压成圆片形，再将成型粉料在梭式窑中进行烧结，烧结温度1500-1550℃，烧成周期24h，然后将烧成品采用复合破碎机机械破碎至粒度1mm-1.5mm的固体碎渣，该固体碎渣即为所需陶瓷磨料；
3)组份A准备
①将阶段1)步骤①准备的乙烯基烯属不饱和单体、磷二齿配位体全部溶于阶段1)步骤②准备的甲苯溶剂中，获得甲苯溶液；
②将阶段1)步骤①准备的铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉投入步骤①获得的甲苯溶液中，搅拌均匀获得混浊液，该混浊液即为组份A；
4)组份B准备
①将阶段1)步骤①准备的丙烯酸酯基烯属不饱和单体全部溶于阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，获得酸性水溶液，该酸性水溶液即为组份B；
5)磨料制备
①将阶段2)获得的陶瓷磨料、阶段3)获得的组份A和阶段4)获得的组份B混合至自然分层，然后采用250rpm/min的速率进行搅拌，搅拌3min后开始按组份A与组份B混合溶液总体积V1计以V1/min的速率通入阶段1)步骤②准备的氢气，同时开始加热，加热至50℃时在混合液中开始按泡花碱水溶液体积V计
20％V/min的滴加速率滴加阶段1)步骤①准备的泡花碱水溶液，滴加时继续升温至80℃时开始保温，保持搅拌速率和温度50min，然后滤除并回收液体，保留固含物，该固含物即为所需机床工业专用微晶陶瓷磨料。
根据本实施例生产的机床工业专用微晶陶瓷磨料相较于不使用磨料的陶瓷研磨，效率提升12％，陶瓷细度更优，陶瓷强度提升7％、陶瓷研磨体损耗效率降低19％。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料，该机床工业专用微晶陶瓷磨料由两个部分组成，其中第一部分为氧化铝粉35Kg、六水硝酸镧2.5Kg、羟基磷灰石5Kg在梭式窑中微晶烧结而成的微晶陶瓷42Kg；第二部分由三个组份聚合反应获得，其中组份A为按重量份计乙烯基烯属不饱和单体45Kg、磷二齿配位体0.1Kg、铅粉15Kg、活性碳粉末2Kg、二氧化钛粉8Kg为原料的混合物；组份B为以丙烯酸酯基烯属不饱和单体26Kg为原料的第二单体；组份C为含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液55Kg，第二部分的组成关系为铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为芯体，硅酸凝胶为柔弹胶粘介质，乙烯基烯属不饱和单体与丙烯酸酯基烯属不饱和单体的聚合物为模壳的微胶囊结构。
上述机床工业专用微晶陶瓷磨料的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备乙烯基烯属不饱和单体45Kg、含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液55Kg、磷二齿配位体0.1Kg、铅粉15Kg、活性碳粉末2Kg、二氧化钛粉8Kg、氧化铝粉35Kg、六水硝酸镧2.5Kg、羟基磷灰石5Kg、丙烯酸酯基烯属不饱和单体26Kg；
2)陶瓷磨料制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化铝粉、六水硝酸镧、羟基磷灰石混合均匀后在圆柱形容器中填压成圆片形，再将成型粉料在梭式窑中进行烧结，烧结温度1650-1700℃，烧成周期36h，然后将烧成品采用复合破碎机机械破碎至粒度1mm-1.5mm的固体碎渣，该固体碎渣即为所需陶瓷磨料；
5)磨料制备
①将阶段2)获得的陶瓷磨料、阶段3)获得的组份A和阶段4)获得的组份B混合至自然分层，然后采用200rpm/min的速率进行搅拌，搅拌2min后开始按组份A与组份B混合溶液总体积V1计以V1/min的速率通入阶段1)步骤②准备的氢气，同时开始加热，加热至45℃时在混合液中开始按泡花碱水溶液体积V计20％V/min的滴加速率滴加阶段1)步骤①准备的泡花碱水溶液，滴加时继续升温至90℃时开始保温，保持搅拌速率和温度40min，然后滤除并回收液体，保留固含物，该固含物即为所需机床工业专用微晶陶瓷磨料。
根据本实施例生产的机床工业专用微晶陶瓷磨料相较于不使用磨料的陶瓷研磨，效率提升9％，陶瓷细度更优，陶瓷强度提升6％、陶瓷研磨体损耗效率降低24％。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备乙烯基烯属不饱和单体45份-50份、含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50份-55份、磷二齿配位体0.1份-0.2份、铅粉15份-18份、活性碳粉末2份-3份、二氧化钛粉8份-10份、氧化铝粉30份-35份、六水硝酸镧2份-2.5份、羟基磷灰石3份-5份、丙烯酸酯基烯属不饱和单体26份-28份；
②辅材准备：准备足量去离子水、足量氢气、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量甲苯；
2)陶瓷磨料制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化铝粉、六水硝酸镧、羟基磷灰石混合均匀后在圆柱形容器中填压成圆片形，再将成型粉料在梭式窑中进行烧结，烧结温度1500-1700℃，烧成周期24h-36h，然后将烧成品采用复合破碎机机械破碎至粒度1mm-1.5mm的固体碎渣，该固体碎渣即为所需陶瓷磨料；
3)组份A准备
①将阶段1)步骤①准备的乙烯基烯属不饱和单体、磷二齿配位体全部溶于阶段1)步骤②准备的甲苯溶剂中，获得甲苯溶液；
②将阶段1)步骤①准备的铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉投入步骤①获得的甲苯溶液中，搅拌均匀获得混浊液，该混浊液即为组份A；
4)组份B准备
①将阶段1)步骤①准备的丙烯酸酯基烯属不饱和单体全部溶于阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，获得酸性水溶液，该酸性水溶液即为组份B；
5)磨料制备
①将阶段2)获得的陶瓷磨料、阶段3)获得的组份A和阶段4)获得的组份B混合至自然分层，然后采用200rpm/min-250rpm/min的速率进行搅拌，搅拌2min-3min后开始按组份A与组份B混合溶液总体积V1计以V1/min的速率通入阶段1)步骤②准备的氢气，同时开始加热，加热至45℃-50℃时在混合液中开始按泡花碱水溶液体积V计20％V/min的滴加速率滴加阶段1)步骤①准备的泡花碱水溶液，滴加时继续升温至80℃-90℃时开始保温，保持搅拌速率和温度40min-50min，然后滤除并回收液体，保留固含物，该固含物即为所需机床工业专用微晶陶瓷磨料。
2.一种防撞兼改性机床工业专用微晶陶瓷磨料，其特征在于：该机床工业专用微晶陶瓷磨料由两个部分组成，其中第一部分为氧化铝粉30份-35份、六水硝酸镧2份-2.5份、羟基磷灰石3份-5份在梭式窑中微晶烧结而成的微晶陶瓷34份-42份；第二部分为三种组份聚合反应获得，组份A为乙烯基烯属不饱和单体45份-50份、磷二齿配位体0.1份-0.2份、铅粉15份-18份、活性碳粉末2份-3份、二氧化钛粉8份-10份为原料的混合物；组份B为以丙烯酸酯基烯属不饱和单体26份-28份为原料的第二单体；组份C为含溶质质量分数10％的泡花碱水溶液50份-55份，第二部分的组成关系为铅粉、活性碳粉末、二氧化钛粉为芯体，硅酸凝胶为柔弹胶粘介质，乙烯基烯属不饱和单体与丙烯酸酯基烯属不饱和单体的聚合物为模壳的微胶囊结构。
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