CN112723902B - 一种金刚石工具的浆料直写成型方法 - Google Patents

一种金刚石工具的浆料直写成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112723902B
CN112723902B CN202011586747.1A CN202011586747A CN112723902B CN 112723902 B CN112723902 B CN 112723902B CN 202011586747 A CN202011586747 A CN 202011586747A CN 112723902 B CN112723902 B CN 112723902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
slurry
sintering
xanthan gum
diamond tool
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011586747.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112723902A (zh
Inventor
陆静
王艳辉
黄景銮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaqiao University
Original Assignee
Huaqiao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaqiao University filed Critical Huaqiao University
Priority to CN202011586747.1A priority Critical patent/CN112723902B/zh
Publication of CN112723902A publication Critical patent/CN112723902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112723902B publication Critical patent/CN112723902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067—Macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/009—Tools not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/427—Diamond

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金刚石工具的浆料直写成型方法，包括如下步骤：(1)将纳米陶瓷粉、PMMA和金刚石微米颗粒充分混合，获得混合粉末；(2)将黄原胶充分分散于去离子水中，获得黄原胶溶液；(3)将步骤(1)制得的混合粉末与步骤(2)所得的黄原胶溶液混合均匀，获得浆料；(4)将步骤(3)制得的浆料加入浆料直写成型设备的针筒中，通过逐层叠加的方式打印成设计的形状，获得坯体；(5)将步骤(4)制得的坯体干燥至恒重，然后进行烧结，即得所述金刚石工具。本发明利用浆料直写成型可以一次性制造成具有复杂结构的金刚石工具，该金刚石工具有高度一致性、合适的力学性能、可控的气孔率和高的形状精度。

Description

一种金刚石工具的浆料直写成型方法
技术领域
本发明属于磨具材料技术领域，具体涉及一种金刚石工具的浆料直写成型方法。
背景技术
金刚石磨具属于超硬材料磨具的一种，金刚石的硬度极高，磨削能力强，磨具磨损小，广泛应用于砂轮、磨盘、修刀板等磨削工具中。金刚石磨具中，结合剂是另一个重要的组成部分。常用结合剂主要分为树脂结合剂、金属结合剂和陶瓷结合剂三大类。其中，陶瓷结合剂通过玻璃或陶瓷类物质经过烧结将金刚石磨料固结起来，在磨削条件下陶瓷结合剂与金刚石磨料有较好的结合强度。陶瓷结合剂金刚石磨具气孔较多，有利于冷却、容屑排屑。磨具的自锐性好，易于修整，磨削效率高。传统金刚石磨具制备主要有干法模具压制成型，利用干法混和微米级金刚石和纳米陶瓷结合剂粉末易产生团聚，且手工填料压制成型结块均匀性差，形状简单，需要进一步拼接，自动化程度低。简单的砂轮结构无法满足不同的轨迹磨削要求，利用3D打印可以一次性成型任何复杂形状，提高制备效率。
目前常用的3D打印技术包括SLM和SLS，两种方法均需要采用激光高温烧结至1000℃以上，而金刚石烧结到700℃以上会出现石墨化，且激光逐层烧结存在烧结质量不一致等缺陷。利用浆料直写成型技术湿法混合粉末无团聚现象，可打印任意形状后进行烧结，结块整体均匀性好。然而目前浆料直写成型技术中常用的陶瓷结合剂粉末以SiO2为主要成分，烧结后尺寸收缩率大(约为20％-30％)，形状发生明显变化，不利于最终产品的质量控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种金刚石工具的浆料直写成型方法。
本发明的技术方案如下：
一种金刚石工具的浆料直写成型方法，包括如下步骤：
(1)将熔点为670-690℃的纳米陶瓷粉、PMMA和W10-W40的金刚石微米颗粒以60-75wt％:5-20wt％:15-25wt％的比例充分混合，获得混合粉末；该纳米陶瓷粉的原料由69-70重量份的硅粉、4.8-5.2重量份的氧化钠、10-13重量份的氧化铝、2.8-3.2重量份的氧化钾和9.8-10.3重量份的三氧化二硼组成；
(2)将黄原胶充分分散于去离子水中，获得浓度为2.8-3.1wt％的黄原胶溶液；
(3)将步骤(1)制得的混合粉末与步骤(2)所得的黄原胶溶液混合均匀，获得浆料，该混合粉末与该黄原胶溶液的体积比为69-70％:30-31％；
(4)将步骤(3)制得的浆料加入浆料直写成型设备的针筒中，通过逐层叠加的方式打印成设计的形状，获得坯体；
(5)将步骤(4)制得的坯体干燥至恒重，然后进行烧结，即得所述金刚石工具。
在本发明的一个优选实施方案中，所述纳米陶瓷粉、PMMA和金刚石微米颗粒的比例为65-75wt％:5-15wt％:20wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述纳米陶瓷粉的原料由70重量份的硅粉、5重量份的氧化钠、12重量份的氧化铝、3重量份的氧化钾和10重量份的三氧化二硼组成，其熔点为680℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述黄原胶溶液的浓度为3wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述混合粉末与该黄原胶溶液的体积比为70％:30％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述打印的工艺参数为：针头打印速度3-10mm/s，喷嘴半径为1.4-1.6mm，剪切速率为10-30/s，流量80-120％，温度20-35℃。
进一步优选的，所述打印的工艺参数为：针头打印速度4mm/s，喷嘴半径为1.5mm，剪切速率为10.6/s，流量120％，温度25℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述烧结具体为：将干燥至恒重的坯体送入烧结气氛炉中，在空气气氛下，以1-3℃/min的升温速度从室温升温至300-310℃，并保温55-65min；接着在氩气气氛下，以3-5℃/min的升温速度升温至675-685℃，保温烧结55-65min；然后随炉冷却至室温。
进一步优选的，所述烧结具体为：将干燥至恒重的坯体送入烧结气氛炉中，送入烧结气氛炉中，在空气气氛下，以2℃/min的升温速度从室温升温至300℃，并保温60min；接着在氩气气氛下，以4℃/min的升温速度升温至680℃，保温烧结60min；然后随炉冷却至室温。
在本发明的一个优选实施方案中，所述干燥为在空气中干燥20-48h。
本发明的有益效果是：
1、本发明克服了现有技术的不足，通过添加PMMA造出的气孔均匀，在磨削的过程中起良好的冷却、容屑排屑及促使砂轮自锐的作用。
2、本发明通过添加特定浓度和特定体积的黄原胶溶液，能够提高粉体浆料的粘度和储能模量，达到挤出成型的要求，且保证成形体不塌陷。
3、本发明通过在纳米陶瓷粉的原料中添加特定含量的氧化钾和三氧化二硼，使该纳米陶瓷粉的熔点达到675-685℃。
4、本发明中的纳米陶瓷粉以硅粉为主要成分，烧结过程中硅粉部分氧化成二氧化硅体积膨胀以抵消水分蒸发造成的体积收缩，烧结后金刚石工具尺寸变化率小于1％。
5、本发明利用浆料直写成型可以一次性制造成具有复杂结构的金刚石工具，该金刚石工具有高度一致性、合适的力学性能、可控的气孔率和高的形状精度。
附图说明
图1为本发明实施例1和3中的烧结曲线图。
图2为本发明实施例3制得的金刚石工具的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例3制得的金刚石工具的共聚焦拉曼测试结果图。
图4为本发明实施例4中的不同黄原胶含量(a)以及不同羧甲基纤维素钠含量(b)的浆料的粘度随剪切速率变化关系。
图5为本发明实施例4中的含有不同比例的羧甲基纤维素钠溶液和黄原胶溶液的浆料进行浆料直写成型后的情况照片，其中，(a)28％羧甲基纤维素钠溶液，(b)30％羧甲基纤维素钠溶液，(c)35％羧甲基纤维素钠溶液，(d)28％黄原胶溶液，(e)30％黄原胶溶液，(f)35％黄原胶溶液。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
(1)将硅粉、氧化钠、氧化铝、氧化钾和三氧化二硼以下表1所示的重量份用混料机在600r/min的转速下混合4h，获得纳米陶瓷粉；
表1
Figure GDA0003712512260000031
Figure GDA0003712512260000041
(2)将黄原胶充分分散于去离子水中(利用搅拌机在800r/min的转速下搅拌90min)，获得浓度为3wt％的黄原胶溶液；
(3)将步骤(1)制得的纳米陶瓷粉与步骤(2)所得的黄原胶溶液混合均匀，获得浆料，该混合粉末与该黄原胶溶液的体积比为70％:30％；
(4)将步骤(3)制得的浆料加入浆料直写成型设备的针筒中，通过逐层叠加的方式打印成设计的形状，获得坯体；该打印的工艺参数为：针头打印速度4mm/min，喷嘴半径为1.5mm，剪切速率为10.6/s，流量120％，温度25℃；
(5)将步骤(4)制得的坯体在空气气氛下干燥48h至恒重，然后送入烧结气氛炉中，如图1所示，在空气气氛下，以2℃/min的升温速度从室温升温至300℃，并保温60min；接着在氩气气氛下，以4℃/min的升温速度升温至680℃，保温烧结60min；然后随炉冷却至室温，即得金刚石工具(无蜂窝状通孔)，该金刚石工具为一直径为120mm且高度为60mm的圆柱体。表1中不同配方的纳米陶瓷粉所制得的金刚石工具的性能如下表2所示：
表2
编号 尺寸变化率(％) 抗弯强度(MPa) 抗压强度(MPa) 熔点(℃)
1 0.18 57.5 50.6 700
2 0.16 58.6 52.7 710
3 0.15 59.6 54.3 725
4 0.12 62.5 57.7 750
5 0.19 53.2 47.5 660
6 0.16 56.2 50.2 680
7 0.14 59.3 53.5 690
实施例2
(1)将硅粉、氧化钠、氧化铝、氧化钾和三氧化二硼以下表3所示的重量份用混料机在600r/min的转速下混合4h，获得纳米陶瓷粉；
表3
序号 硅粉 氧化钠 氧化铝 氧化钾 三氧化二硼
1 70 5 12 3 10
2 67 5 12 3 10
3 64 5 12 3 10
4 61 5 12 3 10
步骤(2)至步骤(5)同实施例1，表3中不同配方的纳米陶瓷粉所制得的金刚石工具的性能如下表4所示：
表4
编号 尺寸变化率(％) 抗弯强度(MPa) 抗压强度(MPa)
1 0.16 56.2 50.2
2 0.28 54.3 49.3
3 0.37 52.8 47.1
4 0.45 50.7 45.9
结合实施例1的数据，确定本发明所选用的纳米陶瓷粉的熔点为680℃，该纳米陶瓷粉的具体配方为：70重量份的硅粉、5重量份的氧化钠、12重量份的氧化铝、3重量份的氧化钾和10重量份的三氧化二硼。
实施例3
(1)将实施例2确定的纳米陶瓷粉、PMMA和W10金刚石微米颗粒以下表5所示的比例用混料机在600r/min的转速下混合4h，获得混合粉末；
表5
序号 纳米陶瓷粉(％) W10金刚石(％) 造孔剂PMMA(％)
1 75 20 5
2 70 20 10
3 65 20 15
4 60 20 20
(2)将黄原胶充分分散于去离子水中(利用搅拌机在800r/min的转速下搅拌90min)，获得浓度为3wt％的黄原胶溶液；
(3)将步骤(1)制得的混合粉末与步骤(2)所得的黄原胶溶液混合均匀，获得浆料，该混合粉末与该黄原胶溶液的体积比为70％:30％；
(4)将步骤(3)制得的浆料加入浆料直写成型设备的针筒中，通过逐层叠加的方式打印成设计的形状，获得坯体；该打印的工艺参数为：针头打印速度4mm/s，喷嘴半径为1.5mm，剪切速率为10.6/s，流量120％，温度25℃；
上述剪切速率
Figure GDA0003712512260000061
其中：
QV：悬浮液流动速率
S:挤出速度
r:喷嘴半径
(5)将步骤(4)制得的坯体在空气气氛下干燥48h至恒重，然后送入烧结气氛炉中，如图1所示，在空气气氛下，以2℃/min的升温速度从室温升温至300℃，并保温60min；接着在氩气气氛下，以4℃/min的升温速度升温至680℃，保温烧结60min；然后随炉冷却至室温，即得所述金刚石工具，如图2所示，所制得的金刚石工具的气孔形状和尺寸规则，且不同配方的混合粉末所制得的金刚石工具的性能如下表6所示；
表6
编号 尺寸变化率(％) 抗弯强度(MPa) 抗压强度(MPa) 孔隙率(％)
1 0.27 54.8 46.2 26.5
2 0.35 52.7 45.8 28.3
3 0.42 50.6 45.2 29.8
4 0.47 50.3 44.9 30.2
(6)如图3所示，用共聚焦拉曼测试检测上述金刚石工具，可见其中的金刚石无团聚和石墨化现象。
实施例4
(1)将130g实施例2确定的纳米陶瓷粉、30g PMMA和40g W40金刚石微米颗粒用混料机在600r/min的转速下混合4h，获得混合粉末；
(2)将羧甲基纤维素钠和黄原胶分别充分分散于去离子水中(利用搅拌机在800r/min的转速下搅拌90min)，获得浓度均为3wt％的羧甲基纤维素钠溶液和黄原胶溶液；
(3)将步骤(1)制得的混合粉末分别与步骤(2)所得的羧甲基纤维素钠溶液和黄原胶溶液混合均匀，获得浆料，该羧甲基纤维素钠溶液与该混合粉末的体积百分比分别为28％:72％、30％:70％和35:65％，该黄原胶溶液与该混合粉末的体积百分比分别为28％:72％、30％:70％和35:65％；
(4)至(6)同实施例1。
如图4(a)所示，对应上述黄原胶溶液的浆料的粘度依次为46212mPa·s，41960mPa·s，24967mPa·s，浆料粘度随剪切速率的增加而减小，显示出剪切变稀行为；如图4(b)所示，对应上述羧甲基纤维素钠溶液的浆料的粘度依次为39125mPa·s，36083mPa·s，22169mPa·s，浆料粘度随剪切速率的增加而减小，显示出剪切变稀行为。如图5所示，本实施例中对应羧甲基纤维素溶液的体积百分比为28％(a)、30％(b)、35％(c)的浆料制得的金刚石工具打印后整体塌陷，出现明显变形。本实施例中对应黄原胶溶液的体积百分比为30％(e)的浆料制得的金刚石工具可以稳定成型，且形状保持良好。黄原胶溶液的体积百分比为28％(d)的浆料粘度偏大，打印后存在部分裂纹；黄原胶溶液的体积百分比为35％(f)的浆料粘度偏小，打印后整体塌陷，底层挤出的浆料无法承受住上一层而发生坍塌。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种金刚石工具的浆料直写成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将熔点为680℃的纳米陶瓷粉、PMMA和W10-W40的金刚石微米颗粒以65-75wt%: 5-15wt %: 20wt %的比例充分混合，获得混合粉末；该纳米陶瓷粉的原料由70重量份的硅粉、5重量份的氧化钠、12重量份的氧化铝、3重量份的氧化钾和10重量份的三氧化二硼组成；
（2）将黄原胶充分分散于去离子水中，获得浓度为3wt%的黄原胶溶液；
（3）将步骤（1）制得的混合粉末与步骤（2）所得的黄原胶溶液混合均匀，获得浆料，该混合粉末与该黄原胶溶液的体积比为70%: 30%；
（4）将步骤（3）制得的浆料加入浆料直写成型设备的针筒中，通过逐层叠加的方式打印成设计的形状，获得坯体，打印的工艺参数为：针头打印速度3-10mm/s，喷嘴半径为1.4-1.6mm，剪切速率为10-30/s，流量80-120%，温度20-35℃；
（5）将步骤（4）制得的坯体干燥至恒重，然后进行烧结，即得所述金刚石工具，烧结具体为：将干燥至恒重的坯体送入烧结气氛炉中，在空气气氛下，以1-3℃/min的升温速度从室温升温至300-310℃，并保温55-65min；接着在氩气气氛下，以3-5℃/min的升温速度升温至675-685℃，保温烧结55-65min；然后随炉冷却至室温。
2.如权利要求1所述的浆料直写成型方法，其特征在于：所述打印的工艺参数为：针头打印速度4mm/s，喷嘴半径为1.5mm，剪切速率为10.6/s，流量120%，温度25℃。
3.如权利要求1所述的浆料直写成型方法，其特征在于：所述烧结具体为：将干燥至恒重的坯体送入烧结气氛炉中，送入烧结气氛炉中，在空气气氛下，以2℃/min的升温速度从室温升温至300℃，并保温60min；接着在氩气气氛下，以4℃/min的升温速度升温至680℃，保温烧结60min；然后随炉冷却至室温。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的浆料直写成型方法，其特征在于：所述干燥为在空气中干燥20-48h。
CN202011586747.1A 2020-12-28 2020-12-28 一种金刚石工具的浆料直写成型方法 Active CN112723902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011586747.1A CN112723902B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种金刚石工具的浆料直写成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011586747.1A CN112723902B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种金刚石工具的浆料直写成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112723902A CN112723902A (zh) 2021-04-30
CN112723902B true CN112723902B (zh) 2022-07-29

Family

ID=75606919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011586747.1A Active CN112723902B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种金刚石工具的浆料直写成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112723902B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113442430B (zh) * 2021-06-30 2022-11-15 广东工业大学 一种基于光固化3d打印成型的金刚石复合材料的制备方法及应用
CN114102451B (zh) * 2021-11-10 2022-09-30 华侨大学 一种天然生漆陶瓷复合金刚石工具及其制备方法
CN114515833B (zh) * 2022-02-28 2023-05-12 中南大学 一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851488A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 三河市科大博德粉末有限公司 陶瓷结合剂金刚石磨块及其制造方法
CN102610531A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 华中科技大学 一种金刚石-硅复合封装材料的制备方法
CN102674871A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 天津大学 一种低温高强陶瓷结合剂及其制备方法
CN103395996A (zh) * 2013-07-31 2013-11-20 西安交通大学 Cbn 磨具用铝硼硅系低熔点玻璃陶瓷结合剂的制备方法
CN104802104A (zh) * 2015-05-11 2015-07-29 中国矿业大学(北京) 一种纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮的制备方法
CN105196398A (zh) * 2015-09-16 2015-12-30 华南理工大学 用于气压挤出式三维打印的陶瓷浆料及生物陶瓷支架的制备方法
WO2017164963A2 (en) * 2016-01-07 2017-09-28 William Marsh Rice University Facile preparation of carbon nanotube hybrid materials by catalyst solutions
KR101912839B1 (ko) * 2018-05-31 2018-12-28 주식회사 바이오알파 Fdm 3d 프린터용 조성물
CN109534845A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 华侨大学 一种多孔陶瓷砂轮及其制备方法
CN109605203A (zh) * 2018-12-11 2019-04-12 华侨大学 一种异形印章石的拖拽抛光方法
CN110153910A (zh) * 2018-12-29 2019-08-23 柳州凯通新材料科技有限公司 一种超硬金刚石砂轮的加工工艺
CN111333423A (zh) * 2020-02-26 2020-06-26 西安交通大学 面曝光光固化3d打印的含金刚石的碳化硅陶瓷零件的方法
CN111470871A (zh) * 2020-03-03 2020-07-31 江苏新砺河磨具科技有限公司 基于3d打印的低温共烧陶瓷超硬磨料聚合体的制备方法
CN111960811A (zh) * 2020-08-27 2020-11-20 广东工业大学 一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料dlp成型方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851488A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 三河市科大博德粉末有限公司 陶瓷结合剂金刚石磨块及其制造方法
CN102610531A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 华中科技大学 一种金刚石-硅复合封装材料的制备方法
CN102674871A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 天津大学 一种低温高强陶瓷结合剂及其制备方法
CN103395996A (zh) * 2013-07-31 2013-11-20 西安交通大学 Cbn 磨具用铝硼硅系低熔点玻璃陶瓷结合剂的制备方法
CN104802104A (zh) * 2015-05-11 2015-07-29 中国矿业大学(北京) 一种纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮的制备方法
CN105196398A (zh) * 2015-09-16 2015-12-30 华南理工大学 用于气压挤出式三维打印的陶瓷浆料及生物陶瓷支架的制备方法
WO2017164963A2 (en) * 2016-01-07 2017-09-28 William Marsh Rice University Facile preparation of carbon nanotube hybrid materials by catalyst solutions
KR101912839B1 (ko) * 2018-05-31 2018-12-28 주식회사 바이오알파 Fdm 3d 프린터용 조성물
CN109605203A (zh) * 2018-12-11 2019-04-12 华侨大学 一种异形印章石的拖拽抛光方法
CN109534845A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 华侨大学 一种多孔陶瓷砂轮及其制备方法
CN110153910A (zh) * 2018-12-29 2019-08-23 柳州凯通新材料科技有限公司 一种超硬金刚石砂轮的加工工艺
CN111333423A (zh) * 2020-02-26 2020-06-26 西安交通大学 面曝光光固化3d打印的含金刚石的碳化硅陶瓷零件的方法
CN111470871A (zh) * 2020-03-03 2020-07-31 江苏新砺河磨具科技有限公司 基于3d打印的低温共烧陶瓷超硬磨料聚合体的制备方法
CN111960811A (zh) * 2020-08-27 2020-11-20 广东工业大学 一种金刚石/立方氮化硼—陶瓷复合材料dlp成型方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112723902A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112723902B (zh) 一种金刚石工具的浆料直写成型方法
US11072053B2 (en) Methods of making metal bond and vitreous bond abrasive articles, and abrasive article precursors
CN111233485B (zh) 基于高固含量硅系浆料3d打印直写成型复杂结构陶瓷的方法
US6375692B1 (en) Method for making microabrasive tools
CN112692956B (zh) 一种蜂窝状金刚石工具的浆料直写成型方法
US9199230B2 (en) Method for the production of stable binder-free high-purity moldings composed of metal oxides and their use
CN101553445A (zh) 钛酸铝质陶瓷蜂窝状结构体的制造方法
CN104529412B (zh) 一种纳米级六方氮化硼/二氧化硅复相陶瓷材料的制备方法
JP2019513087A (ja) メタルボンド及びガラス質ボンド研磨物品の製造方法、並びに研磨物品前駆体
CN107010964A (zh) 一种增强超轻泡沫陶瓷坯体强度的方法
CN112778020A (zh) 一种高温多孔陶瓷及其制备方法
CN113214790A (zh) 一种空心氧化铝球基复合磨料及其制备方法、磨具
Huang et al. Fabrication of porous structure vitrified bond diamond grinding wheel via direct ink writing
US7481968B2 (en) Method for preparing a sintered porous body of metal or ceramic
Yang et al. Rheology of organics-free aqueous ceramic suspensions for additive manufacturing of dense silicon nitride ceramics
JP5102306B2 (ja) パイロジェニックＳｉＯ２からのバインダー無添加の成形体の製造方法
JP2005336539A (ja) 多孔質焼結体及びその製造方法
CN114102451B (zh) 一种天然生漆陶瓷复合金刚石工具及其制备方法
CN110193788A (zh) 一种加工平面多键拉刀的陶瓷cbn砂轮及其应用
CN112025565B (zh) 压缩机滑片精磨专用陶瓷结合剂端面砂轮及制备方法
CN214560111U (zh) 一种多孔结构陶瓷结合剂金刚石砂轮
CN114851096B (zh) 一种玻璃纤维金属复合结合剂超硬磨料砂轮及其制备方法
JPS61197163A (ja) ピトリフアイド研摩砥石の製造法
CN112677058A (zh) 一种多孔金属陶瓷复合材料结合剂超硬砂轮及其制备方法
CN110423115A (zh) 一种纳米陶瓷涂布刮刀的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant