CN114083447A - 一种金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法，首先将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨；其次将球磨所得粉末与去离子水按照一定比例配置成浆料；最后将金属骨架置于模中，而后将所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。本发明所得复合结合剂与传统金属粉末增强陶瓷结合剂相比，具有较好的力学性能，可用做新一代超硬砂轮结合剂。
Description
技术领域
本发明专利涉及金属陶瓷复合结合剂的领域，具体为金属粉末制成金属骨架，以金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法，主要应用在磨削、抛光等领域。
背景技术
材料的发展影响着科技的发展，新型材料的发展对于整个社会各个部门的发展有着巨大的影响。因此如何开展新型材料的研究，是当下一个重点问题。现在科学水平的快速发展，使得工业对于材料的性能提出了更加严格的要求,诸如较高的机械强度，较高的杨氏模量，较高的导热系数，较高的耐热性以及较高的耐磨擦磨损系数等。现如今传统的单相材料已经无法满足日益增长的需求，因此很多材料研究学者开始向复合材料方向进行研究。
切削与加工是现在处理材料的有力手段，而磨削质量的高低则可以体现出一个国家基础工业的水平。磨具作为磨床的一部分，在材料切削成形过程中起着至关重要的作用，特别是对于切削过程中被处理材料的磨削效率以及磨削质量，更是重中之重。磨具是磨料与结合剂复合而成，按照磨料的种类可以将磨具分为普通模具以及超硬磨具。普通磨具就是磨料为普通磨料的磨具，而超硬磨具则是磨料为超硬磨料的磨具。在磨削过程中，超硬磨具与普通磨具相比，以金刚石为代表的超硬磨具具备了以下优势：1、磨削力小且稳定，由于金刚石磨粒具有很高的硬度和耐磨性，因此磨粒能够在很长的时间内保持锋利，切入工件比较容易，利于机床动力消耗和磨削振动的减少，提高了工件的加工精度和表面粗糙度。2、磨削热小。金刚石导热率高，散热快，因而磨削区温度低，工件表面热应力小，从而保证了工件表面质量，延长了工件和磨具的使用寿命。3、磨削比高。金刚石磨料的硬度极高，磨削中自身磨损较少，因而金刚石磨具磨削时磨削比很高，服役寿命很长，加工中修整和更换次数得到有效的降低，因而大幅度提升了加工的效率。4、满足特殊的加工对象。金刚石磨具的以上优势，使其成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具。
陶瓷基金属-陶瓷复合结合剂是以陶瓷结合剂为主体，金属或金属结合剂为添加相复合而成的结合剂。现有的金属粉末增强陶瓷基复合结合剂存在各向异性的缺点，为解决这一问题，本发明采用金属骨架代替粉末增强结合剂。
发明内容
本发明的目的是：提供一种金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法。
本发明为一种金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法，具体为金属粉末制成金属骨架，采用溶胶凝胶的方式制备复合结合剂。具体包括如下步骤：
步骤1：将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨；
步骤2：将步骤1中球磨所得粉末与去离子水按照一定比例配置成浆料；
步骤3：将金属骨架置于模中，而后将步骤2中所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
步骤1中，低温陶瓷结合剂粉末：高岭土：羧甲基纤维素：硅溶胶：聚乙烯亚胺：辛醇的质量分数比例为（20-40):（40-20):（2-5):（5-2）:（30-32）:（3-1），球磨时间为1-3h，球磨转速为200-400rpm，金属骨架包括但不仅限于铜、铁、镍等；
步骤2中，球磨所得粉末与去离子水比例为4：6-6：4。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明所使用金属骨架为市售产品，全过程可操作性强，易批量生产。
2、本发明采用金属骨架代替金属粉末增强陶瓷基结合剂，有效解决了各向异性的问题。
3、本发明采用凝胶注模成型的方式，有助于得到均匀致密的复合结合剂。
具体实施方式
如下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
本发明所采用的金属骨架、浆料原料均为市售产品。
实施例1：
步骤1：将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇按照质量分数比例为20：40：2：5：30：3混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨，球磨时间为1h，球磨转速为200rpm；
步骤2：将步骤1中球磨所得粉末与去离子水按照4：6的体积比例配置成浆料；
步骤3：将铜金属骨架置于模中，而后将步骤2中所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
实施例2：
步骤1：将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇按照质量分数比例为30：30：3：3：32：2混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨，球磨时间为2h，球磨转速为300rpm；
步骤2：将步骤1中球磨所得粉末与去离子水按照5：5的体积比例配置成浆料；
步骤3：将铁金属骨架置于模中，而后将步骤2中所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
实施例3：
步骤1：将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇按照质量分数比例为40：20：5：2：32：1混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨，球磨时间为3h，球磨转速为400rpm；
步骤2：将步骤1中球磨所得粉末与去离子水按照6：4的体积比例配置成浆料；
步骤3：将镍金属骨架置于模中，而后将步骤2中所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
本发明的目的是制备金属骨架增强陶瓷基复合结合剂，改变金属粉末增强各向异性的问题。因此，采用金属骨架代替金属粉末制备金属陶瓷复合结合剂，对于改善结合剂的力学性能具有很大意义。
Claims (5)
1.一种金属骨架增强陶瓷基复合结合剂的制备方法，其特征在于：
以金属粉末制成金属骨架，以金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将低温陶瓷结合剂粉末与高岭土、羧甲基纤维素、硅溶胶、聚乙烯亚胺、辛醇混合均匀，将混合物放入球磨机中进行球磨；
步骤2：将步骤1中球磨所得粉末与去离子水按照一定比例配置成浆料；
步骤3：将金属骨架置于模中，而后将步骤2中所得浆料浇灌于模内，待其凝固成型，即可得到金属骨架增强陶瓷基复合结合剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，低温陶瓷结合剂粉末：高岭土：羧甲基纤维素：硅溶胶：聚乙烯亚胺：辛醇的质量分数比例为（20-40):（40-20):（2-5):（5-2）:（30-32）:（3-1），球磨时间为1-3h，球磨转速为200-400rpm，金属骨架包括但不仅限于铜、铁、镍等。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤3中混合粉料置于三维混料机干混时长为3-4小时，干混后的粉料置于添加无水乙醇的球磨罐中湿混时长为5-6小时。
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