CN110607165A - 一种快速回收陶瓷结合剂cbn砂轮中高纯磨料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法：(1)将陶瓷结合剂CBN砂轮放入烧结炉烧结处理，以便去除砂轮基体得到砂结体；(2)将砂结体放入真空烧结炉高温煅烧处理后放入水中急冷；(3)将急冷料放入球磨机进行水磨，水磨后过筛，烘干；(4)将烘干料放入酸性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，(5)将烘干料放入碱性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，然后通过超声波清洗机洗涤反应沉降后，烘干后得到CBN磨料。本发明的技术方案优点如下：1.本发明工艺简便快捷，回收砂轮中昂贵的磨料成本低；2.在回收的磨料粒度允许的范围内，本发明不影响磨料的多次使用；3.本发明不影响磨料性质的情况下，磨料回收率可达85％。
Description
技术领域
本发明涉及砂轮制造技术领域，具体是一种陶瓷结合剂CBN砂轮中磨料的提取技术。
背景技术
随着近年来科技的飞速发展，国内机械制造业对设备及其零部件的加工精度要求越来越高，并且对其使用寿命和修整周期也越来越高，从而使超高速磨削磨具在工业化生产中所占的比重越来越大。但在实际生产过程中，因在砂轮研发试验及工艺测试过程中会有很多试验品在各个性能测试过程中不符合要求而被淘汰时，为了能够给公司节约成本，需要把砂轮中相对昂贵的磨料提取出来。但在现有大多数的情况下，经常采用HF酸提取砂轮中的CBN磨料，但这种方法得到磨料往往周期比较长，且纯度也不是很高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种CBN磨料晶型好，纯度高，工艺简便快捷，回收的磨粒可进行重复使用而不影响磨粒固有特性的回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，具体技术方案如下：
一种快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，步骤如下：
(1)首先将陶瓷结合剂CBN砂轮放入烧结炉烧结处理，以便去除砂轮基体得到砂结体；
(2)将砂结体放入真空烧结炉高温煅烧处理后放入水中急冷,以破坏砂轮工作层强度，易于破碎；
(3)将急冷料放入球磨机进行水磨，水磨后过筛，烘干；
(4)将步骤(3)中烘干料放入酸性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，然后通过超声波清洗机洗涤反应沉降后，经纯水离心机处理至中性，烘干备用；
(5)将步骤(4)中烘干料放入碱性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，然后通过超声波清洗机洗涤反应沉降后，经纯水离心机处理至中性，烘干后得到CBN磨料。
步骤(1)去除砂轮基体的烧结炉温度为500℃～600℃，烧结时间为3～8h。
步骤(2)煅烧砂结体的烧结炉的高温煅烧温度为800℃～1000℃，烧结时间为2～3h。
步骤(3)水磨时间为5～15min，球磨转速150r/min；过300#筛；烘干过程温度为150℃～300℃；水磨是为了防止破碎料粘附在研磨球上，以免影响球磨效果；烘干是为了去除水分，为了以后加入强酸性溶液更安全。
步骤(4)中的酸性溶液为：氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸的按质量比为(1～30)：(1～30)：(1～30)：(1～30)配制，剩余部分为水。加入酸是为了腐蚀CBN磨料周围的陶瓷结合剂。
步骤(4)中的酸性溶液为：氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸的按质量比为20：10：10：15配制，剩余部分为水。
步骤(4)和(5)中，震荡时间为3～8h，超声清洗时间为1～3h。
步骤(5)中的碱性溶液为质量浓度10～30％氢氧化钠溶液。
本发明进一步公开了一种利用所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法：
(1)将回收的CBN磨料与陶瓷结合剂、造孔剂、临时粘结剂按照配方称取一定比例放入混料机中混合均匀后，经过50目筛网散料后经过模具压制成相应的砂结体；
(2)待上述步骤(1)中的砂结体干燥后放入烧结炉按照一定的温度曲线烧结，待到自然冷却后通过胶黏剂粘接到砂轮基体上；
(3)将粘接的砂轮放入烘箱粘结胶适宜固化温度一定时间后取出，砂轮经过磨床修整后得到利用快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料制备的砂轮。
步骤(1)中，回收磨料、陶瓷结合剂微粉、造孔剂、临时粘结剂的质量比为20:4:1:1，造孔剂为核桃壳粉，临时粘结剂为糊精液；步骤(2)中，砂结体以850℃保温2h的温度曲线进行烧结；步骤(3)中，粘胶后的砂轮烘箱固化温度60～80℃，固化时间6～12h。
本发明的优点是：
本发明的技术方案优点如下：
1.本发明工艺简便快捷，回收砂轮中昂贵的磨料成本低；
2.在回收的磨料粒度允许的范围内，本发明不影响磨料的多次使用；
3.本发明不影响磨料性质的情况下，磨料回收率可达85％；
有安全存贮酸碱性溶液的前提下，可以重复使用。
附图说明
图1为首次使用的新CBN磨料照片；
图2为实施例1回收筛分后的CBN磨料照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其效果更加的清晰明确，以下参照实施例对本发明进一步详细说明。至此，此次所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的工艺流程为：首先将用过的和不合格的废旧砂轮经烧结炉烧结去除基体，再经真空高温烧结炉加热煅烧，然后取出迅速立即降温，再过滤后经碱性溶液在振荡器和超声波清洗机中洗涤反应沉降，经纯水处理至中性，过滤烘干后进行分级筛分粒度分级回收。本发明回收效率高，工艺简便快捷，回收是磨粒可进行二次使用而不影响磨粒固有特性。
实施例1
一种快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其步骤如下：
(1)首先将陶瓷结合剂CBN砂轮放入烧结炉以5℃/min升温至600℃保温1h，烧结时间为3h，拿出后在水中急冷去除砂轮基体得到砂结体；
(2)将砂结体放入真空烧结炉以5℃/min升温至1000℃保温3h，高温煅烧处理后放入水中急冷；
(3)将急冷料放入球磨机进行水磨，水磨时间5min，球磨机转速150r/min，水磨后过300#筛，200℃烘干；
(4)将(3)中烘干料放入酸性溶液煮沸30min后放入振荡器中震荡1h，然后通过超声波清洗机洗涤2h，待反应沉降后，经纯水离心机1000r/min处理至中性，200℃烘干备用；酸性溶液为：氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸的按质量比为(1～30)：(1～30)：(1～30)：(1～30)配制，剩余部分为水。加入酸是为了腐蚀CBN磨料周围的陶瓷结合剂。
优选地，氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸的按质量比为20：10：10：15配制，剩余部分为水。
(5)将(4)中烘干料放入碱性溶液煮沸30min后放入振荡器中震荡1h，然后通过超声波清洗机洗涤2h，待反应沉降后，经纯水离心机1000r/min处理至中性，200℃烘干后得到CBN磨料。碱性溶液为质量浓度10～30％氢氧化钠溶液。
(6)将(5)得到的CBN磨料进行粒度筛分，不同粒度级分类收取保存。
用回收筛分后的CBN磨料与新磨料做同粒度砂轮以进行砂轮性能测试对比实验：
(1)以回收后的CBN磨料及新的CBN磨料分别与相同质量的陶瓷结合剂微粉、核桃壳造孔剂、糊精液、临时粘结剂制备砂轮，陶瓷结合剂微粉、核桃壳造孔剂、糊精液、临时粘结剂的质量比为20:4:1:1，在混料机中混合2h；
(2)将(1)中混合的物料过50目网筛使得物料松散均匀；
(3)将(2)筛后的物料以ρ＝2.75g/cm3的成型密度压制成φ27.5X51Xφ16的圆环形生坯砂结体；
(4)待(3)中的生坯砂结体在自然情况下干燥后放入烧结炉中，以5℃/min的升温速率升温到850℃后保温2h随炉冷却；
(5)将(4)中烧结后的砂结体通过胶黏剂粘附于砂轮基体上，放入烘箱以5℃/min的升温速率升温到80℃后保温8h随箱冷却；
(6)将(5)中制备的砂轮按照图纸要求进行修整后即可。
用回收筛分后的CBN磨料与首次使用的新磨料做同粒度砂轮以进行砂轮性能测试对比数据如下表1所示：
表1
从表1对比数据可以看出，回收筛分后的CBN磨料制备的砂轮无论是在硬度、粗糙度、圆度、寿命上均与首次使用的新磨料制备的砂轮性能基本相同，由此可知回收筛分后的CBN磨料与首次使用的新磨料具有相同的性能，在后续的多次使用中不影响CBN砂轮产品的品质。
从图1和图2的照片对比来看，可以看出回收筛分后的CBN磨料与首次使用的新磨料所颗粒外观皆为黑色单晶，且晶体多棱角，粒度规格相差不大，总之，两种磨料的外观无明显差异。
实施例2
(1)首先将陶瓷结合剂CBN砂轮放入烧结炉以8℃/min升温至500℃保温烧结时间为8h，拿出后在水中急冷去除砂轮基体得到砂结体；
(2)将砂结体放入真空烧结炉以5℃/min升温至800℃保温2h，高温煅烧处理后放入水中急冷；
(3)将急冷料放入球磨机进行水磨，水磨时间15min，球磨机转速150r/min，水磨后过300#筛，200℃烘干；
(4)将(3)中烘干料放入酸性溶液煮沸30min后放入振荡器中震荡1h，然后通过超声波清洗机洗涤2h，待反应沉降后，经纯水离心机1000r/min处理至中性，200℃烘干备用；
(5)将(4)中烘干料放入碱性溶液煮沸30min后放入振荡器中震荡1h，然后通过超声波清洗机洗涤2h，待反应沉降后，经纯水离心机1000r/min处理至中性，200℃烘干后得到CBN磨料。
(6)将(5)得到的CBN磨料进行粒度筛分，不同粒度级分类收取保存。
Claims (10)
1.一种快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于步骤如下：
(1)首先将陶瓷结合剂CBN砂轮放入烧结炉烧结处理，以便去除砂轮基体得到砂轮工作层；
(2)将砂轮工作层放入真空烧结炉高温煅烧处理后放入水中急冷；
(3)将急冷料放入球磨机进行水磨，水磨后过筛，烘干；
(4)将步骤(3)中烘干料放入酸性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，然后通过超声波清洗机洗涤反应沉降后，经纯水离心机处理至中性，烘干备用；
(5)将步骤(4)中烘干料放入碱性溶液煮沸一定时间后放入振荡器中震荡，然后通过超声波清洗机洗涤反应沉降后，经纯水离心机处理至中性，烘干后得到CBN磨料。
2.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(1)去除砂轮基体的烧结炉温度为500℃～600℃，烧结时间为3～8h。
3.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(2)煅烧砂轮工作层的烧结炉的高温煅烧温度为800℃～1000℃，烧结时间为2～3h。
4.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(3)水磨时间为5～15min，球磨转速150r/min；过300#筛；烘干过程温度为150℃～300℃；水磨是为了防止破碎料粘附在研磨球上，以免影响球磨效果；烘干是为了去除水分，为了以后加入强酸性溶液更安全。
5.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：
步骤(4)中的酸性溶液为：氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸的按质量比为(1～30)：(1～30)：(1～30)：(1～30)配制，剩余部分为水。
6.根据权利要求5所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：
步骤(4)中的酸性溶液为：氢氟酸、硫酸、硝酸、盐酸按质量比为20：10：10：15配制，剩余部分为水。
7.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(4)和(5)中，震荡时间为3～8h，超声清洗时间为1～3h。
8.根据权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(5)中的碱性溶液为质量浓度10～30％氢氧化钠溶液。
9.一种利用权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：
(1)将回收的CBN磨料与陶瓷结合剂、造孔剂、临时粘结剂按照配方称取一定比例放入混料机中混合均匀后，经过50目筛网散料后经过模具压制成相应的砂结体；
(2)待上述步骤(1)中的砂结体干燥后放入烧结炉按照一定的温度曲线烧结，待到自然冷却后通过胶黏剂粘接到砂轮基体上；
(3)将粘接的砂轮放入烘箱粘结胶适宜固化温度一定时间后取出，砂轮经过磨床修整后得到利用快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料制备的砂轮。
10.根据权利要求9所述的利用权利要求1所述的快速回收陶瓷结合剂CBN砂轮中高纯磨料的方法，其特征在于：步骤(1)中，回收磨料、陶瓷结合剂微粉、造孔剂、临时粘结剂的质量比为20:4:1:1，造孔剂为核桃壳粉，临时粘结剂为糊精液；步骤(2)中，砂结体以850℃保温2h的温度曲线进行烧结；步骤(3)中，粘胶后的砂轮烘箱固化温度60～80℃，固化时间6～12h。
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