CN117464582A - 一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮及其制备方法,其制备方法包括如下步骤:(1)制备合金粉末:分别称取配方量的Co粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Fe粉、Al粉,球磨,取出待用;(2)制备高熵合金粉末包裹的金刚石粉末:将合金粉末与金刚石粉末球磨,冷等静压制备冷压生坯;微波烧结,烧结后用破碎机破碎;(3)混合金刚石粉末与填料粉末:称金刚石粉末、填料粉末混合均匀;(4)浇铸树脂磨料:加入改性树脂液、稀释剂、环氧固化剂,搅拌均匀后,倒入浇铸模具中,放上上压板,常温下压制8‑24h,取出,开刃处理,即得陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮。本申请的树脂金刚倒角更耐高温,且其锋利度和寿命都有显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加工耗材技术领域,尤其涉及一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮及其制备方法。
背景技术
在陶瓷加工过程中,瓷砖经过烧制后,其坯料的尺寸大于标准规格的尺寸,此时需要对瓷砖进行磨边处理,使其满足瓷砖的尺寸大小要求。瓷砖经过磨边处理后,再采用倒角轮将上一磨边工序中遗留的周缘棱角打磨至平直、光滑、无波浪纹。
现有倒角轮分三种类型,分别为碳化硅倒角轮、金属金刚倒角轮、树脂金刚倒角轮。其中,碳化硅倒角轮的倒角尺寸小,成本便宜,寿命非常短。金属金刚倒角轮硬度高、切削力大,容易碰伤瓷砖,适用范围比较很窄,且成本高。树脂金刚倒角轮的硬度适中,适用范围广,可满足绝大部分瓷砖倒角需求,寿命相对与碳化硅倒角轮长,是目前倒角工序中应用最广泛倒角轮。现有的树脂金刚倒角轮是将树脂粉末与金刚石混合均匀,倒入模具中,经过热压烧结工序后制备而得。
但现有的热压烧结的加工方式依然存在以下不足:
(1)树脂粉和金刚石以机械镶嵌的形式存在,磨削过程中尤其在干磨高温磨削工况下,倒角轮不耐高温,磨削过程中,金刚石颗粒容易从树脂胎体中脱落,甚至,倒角轮周缘出现块状脱落,如图1所示,从而导致树脂金刚倒角轮的锋利度不足、寿命不够长。
(2)另外,通过热压烧结制得的树脂胎体的弹性和韧性较差,在倒角加工过程中容易损坏瓷砖,瓷砖延边产生波浪纹,造成瓷砖不良品率增加。
因此,亟需研发一款能耐高温、提高金刚石与树脂把持力的树脂金刚倒角轮,最终解决倒角轮锋利度和寿命短、瓷砖不良品的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法。
本发明的目的之二在于提供一种由发明目的一陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法制备而成的耐高温树脂金刚倒角轮。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备合金粉末:
分别称取配方量的Co粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Fe粉、Al粉,将其加入球磨机内,用球磨机进行球磨,将球磨后的合金粉末放置至充入氩气的箱体中,用酒精浸润,取出晾干,得到合金粉末;
(2)制备高熵合金粉末包裹的金刚石粉末:
将配方量的合金粉末与金刚石,加入球磨机进行球磨,球磨后的混合粉末通过冷等静压制备冷压生坯;然后将冷压生坯放入微波烧结炉进行烧结,烧结后随炉冷却至室温然后取出烧结体;烧结体用破碎机破碎,得到高熵合金粉末包裹的金刚石粉末;
(3)混合金刚石粉末与填料粉末:
称取配方量的高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末,采用混料机将高熵合金粉末包裹的金刚石粉末和填料粉末混合均匀,得到混合粉料;
(4)浇铸树脂磨料:
加入改性树脂液、稀释剂,搅拌均匀,最后加入环氧固化剂,搅拌均匀,得到磨料树脂液;将混好的磨料树脂液倒入浇铸模具中,放上上压板,常温下压制8-24h,取出,开刃处理,即得陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(1)中,所述合金粉末由如下质量百分数计的组分组成:Co粉5-25%、Cr粉10-35%、Ni粉8-28%、Cu粉5-30%、Fe粉10-25%、Al粉10-20%,上述组分质量百分数之和为100%。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(1)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(18-22):1,转速为300-500rpm。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述合金粉末与金刚石重量比为(50-70):45;所述金刚石的颗粒度为230-270目。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(4-8):1,混料时间2-4h。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至800-900℃,升温速率为50℃/min,在800-900℃下保温时间为6-10min。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(3)中,所述高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末包括如下质量百分数计的组分:高熵合金包裹的粉末15-20%、绿碳化硅10-30%、500#铜粉5-10%、白刚玉10-20%、氧化锌10-20%、氧化铝5-13%、纤维粉3-15%、PVB 5-10%、尼龙粉1-10%、碳酸钙5-10%、石墨烯1-5%,上述组分质量百分数之和为100%。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(4)中,所述混合粉料与改性树脂液的质量比为4:(5-7),所述稀释剂的加入量为改性树脂液质量的4-6%,所述环氧固化剂的加入量为改性树脂液质量的25-35%。
进一步地,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(4)中,所述改性树脂液由如下步骤制备而得:将改性聚砜树脂加入环氧树脂中,再加入环氧树脂活性增韧剂、催化剂、消泡剂,搅拌均匀,放入烘箱加热,在120-150℃加热2-3h,取出;
所述改性聚砜树脂的加入量为环氧树脂质量的15-40%,所述环氧树脂活性增韧剂的加入量为环氧树脂质量的1-10%,所述催化剂的加入量为环氧树脂质量的2-5%,所述消泡剂的加入量为环氧树脂质量的0.2-0.4%。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮,由如上所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮制备方法制备而成。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本申请针对热压烧结工艺的不足,通过设计配方以及调整工艺,选用耐高温抗软化的CoCrNiCuFeAl高熵合金和金刚石,通过微波烧结后,破碎后的得到的包裹金刚石粉末,然后与填料、树脂等材料混合,通过浇筑成型的方式,获得一种比传统热压烧结制得的树脂金刚倒角更耐高温的树脂金刚倒角,且其锋利度和寿命都有显著提升。
具体地,本工艺的微波烧结是一种低温快速烧结的烧结方式,其能降低烧结温度,同时,烧结后的材料晶粒更细化,结构更均匀,能很好保证的高熵合金烧结的固溶体特征,另外,本微波烧结工艺烧结时间短,能大幅降低能耗,比常规热压烧结降低70-90%的能耗。本发明采用浇铸树脂的方式代替传统热压烧结树脂的方式,所制得的树脂金刚倒角轮的韧性好、弹性好,可有效防止在倒角过程中损坏瓷砖,避免瓷砖延边产生波浪纹,提高瓷砖良品率,同时也能够保护自身避免被瓷砖尖角位碰撞而被瓷砖打烂,产生块状脱落情况。
附图说明
图1为现有热压烧结工艺制得的树脂金属倒角轮经倒角工序后产生块状脱落的示意图;
图2为本发明较佳实施例2树脂金属倒角轮经倒角工序后的产品示意图;
图3为采用本发明对比例6的树脂金属倒角轮生产场景图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
本发明提供一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备合金粉末:
分别称取配方量的Co粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Fe粉、Al粉,将其加入球磨机内,用球磨机进行球磨,将球磨后的合金粉末放置至充入氩气的箱体中,用酒精浸润,取出晾干,得到合金粉末;
(2)制备高熵合金粉末包裹的金刚石粉末:
将配方量的合金粉末与金刚石,加入球磨机进行球磨,球磨后的混合粉末通过冷等静压制备冷压生坯;然后将冷压生坯放入微波烧结炉进行烧结,烧结后随炉冷却至室温然后取出烧结体;烧结体用破碎机破碎,得到高熵合金粉末包裹的金刚石粉末;
(3)混合金刚石粉末与填料粉末:
称取配方量的高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末,采用混料机将高熵合金粉末包裹的金刚石粉末和填料粉末混合均匀,得到混合粉料;
(4)浇铸树脂磨料:
加入改性树脂液、稀释剂,搅拌均匀,最后加入环氧固化剂,搅拌均匀,得到磨料树脂液;将混好的磨料树脂液倒入浇铸模具中,放上上压板,常温下压制8-24h,取出,开刃处理,即得陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮。
本申请针对热压烧结工艺的不足,通过设计配方以及调整工艺,选用耐高温抗软化的CoCrNiCu FeAl高熵合金和金刚石,通过微波烧结后,破碎后的得到的包裹金刚石粉末,然后与填料、树脂等材料混合,通过浇筑成型的方式,获得一种比传统热压烧结制得的树脂金刚倒角更耐高温的树脂金刚倒角,且其锋利度和寿命都有显著提升。
具体地,本工艺的微波烧结是一种低温快速烧结的烧结方式,其能降低烧结温度,同时,烧结后的材料晶粒更细化,结构更均匀,能很好保证的高熵合金烧结的固溶体特征,另外,本微波烧结工艺烧结时间短,能大幅降低能耗,比常规热压烧结降低70-90%的能耗。本发明采用浇铸树脂的方式代替传统热压烧结树脂的方式,所制得的树脂金刚倒角轮的韧性好、弹性好,可有效防止在倒角过程中损坏瓷砖,避免瓷砖延边产生波浪纹,提高瓷砖良品率,同时也能够保护自身避免被瓷砖尖角位碰撞而被瓷砖打烂,产生块状脱落情况。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(1)中,所述合金粉末由如下质量百分数计的组分组成:Co粉5-25%、Cr粉10-35%、Ni粉8-28%、Cu粉5-30%、Fe粉10-25%、Al粉10-20%,上述组分质量百分数之和为100%。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(1)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(18-22):1,转速为300-500rpm。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述合金粉末与金刚石重量比为(50-70):45;所述金刚石的颗粒度为230-270目。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(4-8):1,混料时间2-4h。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(2)中,所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至800-900℃,升温速率为50℃/min,在800-900℃下保温时间为6-10min。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(3)中,所述高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末包括如下质量百分数计的组分:高熵合金包裹的粉末15-20%、绿碳化硅10-30%、500#铜粉5-10%、白刚玉10-20%、氧化锌10-20%、氧化铝5-13%、纤维粉3-15%、PVB 5-10%、尼龙粉1-10%、碳酸钙5-10%、石墨烯1-5%,上述组分质量百分数之和为100%。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(4)中,所述混合粉料与改性树脂液的质量比为4:(5-7),所述稀释剂的加入量为改性树脂液质量的4-6%,所述环氧固化剂的加入量为改性树脂液质量的25-35%。
作为进一步的实施方式,所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,在步骤(4)中,所述改性树脂液由如下步骤制备而得:将改性聚砜树脂加入环氧树脂中,再加入环氧树脂活性增韧剂、催化剂、消泡剂,搅拌均匀,放入烘箱加热,在120-150℃加热2-3h,取出;
所述改性聚砜树脂的加入量为环氧树脂质量的15-40%,所述环氧树脂活性增韧剂的加入量为环氧树脂质量的1-10%,所述催化剂的加入量为环氧树脂质量的2-5%,所述消泡剂的加入量为环氧树脂质量的0.2-0.4%。
本发明还提供一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮,由如上所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮制备方法制备而成。
以下是本发明具体的实施例,在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1-实施例3以及对比例1-9
分别按下表1中的配比称取原料,按照表1后的制备方法制作树脂金刚倒角轮,对应得到不同实施例的树脂金刚倒角轮,具体详见表1:
表1实施例1-3的合金粉末与金刚石配比表
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
Co粉(5-25%) | 23 | 16 | 8 |
Cr粉(10-35%) | 11 | 15 | 20 |
Ni粉(8-28%) | 13 | 20 | 28 |
Cu粉(5-30%) | 25 | 14 | 9 |
Fe粉(10-25%) | 12 | 17 | 20 |
Al粉(10-20%) | 16 | 18 | 15 |
金刚石(50-70:45) | 50:45 | 60:45 | 68:45 |
其中,表1中金刚石的用量比例是指总合金粉末与金刚石重量比(50-70):45。
表2实施例1-3的磨料树脂液配比表
其中,表2中改性树脂液的用量比例是指混合粉料与改性树脂液的质量比为4:(5-7)。改性树脂液由如下步骤制备而得:将P-1700改性聚砜树脂加入E51环氧树脂中,再加入DY-040环氧树脂活性增韧剂、催化剂、消泡剂,搅拌均匀,放入烘箱加热,在120-150℃加热2-3h,取出;改性聚砜树脂的加入量为E51环氧树脂质量的15-40%,所述DY-040环氧树脂活性增韧剂的加入量为环氧树脂质量的5%,所述催化剂的加入量为环氧树脂质量的4%,所述消泡剂的加入量为环氧树脂质量的0.3%。稀释剂选用SF-601环氧活性稀释剂,环氧固化剂选用HS-1025B耐高温环氧树脂固化剂。
实施例1-实施例3的耐高温树脂金刚倒角轮制备方法,包括如下步骤:
(1)制备合金粉末:
分别称取配方量的Co粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Fe粉、Al粉,将其加入球磨机内,用球磨机进行球磨,球磨机的工作参数为球料比为20:1,转速为400rpm。将球磨后的合金粉末放置至充入氩气的箱体中,用酒精浸润,取出晾干,得到合金粉末;
(2)制备高熵合金粉末包裹的金刚石粉末:
将配方量的合金粉末与金刚石,金刚石的颗粒度为250目,合金粉末与金刚石重量比为(50-70):45;所述金刚石的颗粒度为230-270目;加入球磨机进行球磨,球磨机的工作参数为球料比为5:1,混料时间3h;球磨后的混合粉末通过冷等静压制备冷压生坯;然后将冷压生坯放入微波烧结炉进行烧结,所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至850℃,升温速率为50℃/min,在850℃下保温时间为8min;烧结后随炉冷却至室温然后取出烧结体;烧结体用破碎机破碎至150-250目,得到高熵合金粉末包裹的金刚石粉末;
(3)混合金刚石粉末与填料粉末:
称取配方量的高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末,采用混料机将高熵合金粉末包裹的金刚石粉末和填料粉末混合均匀,得到混合粉料;
(4)浇铸树脂磨料:
加入改性树脂液、稀释剂(混合粉料与改性树脂液的质量比、稀释剂的加入量参见表2),搅拌均匀,最后加入环氧固化剂(环氧固化剂的加入量参见表2),搅拌均匀,得到磨料树脂液;将混好的磨料树脂液倒入浇铸模具中,放上上压板,常温下压制18h,取出,开刃处理,即得陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮。
对比例1
与实施例2比较,对比例1的区别在于工艺步骤(2)中合金粉末与金刚石不经过微波烧结,即步骤(1)制得的合金粉末与金刚石球磨混合后,直接进行浇铸树脂磨料处理,其余配方组成、用量、制备工艺同实施例2。
对比例2
与实施例2比较,对比例2的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,具体所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至750℃,升温速率为50℃/min,在750℃下保温时间为8min。
对比例3
与实施例2比较,对比例3的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,具体所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至950℃,升温速率为50℃/min,在950℃下保温时间为8min。
对比例4
与实施例2比较,对比例4的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,具体所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至850℃,升温速率为40℃/min,在850℃下保温时间为8min。
对比例5
与实施例2比较,对比例5的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,具体所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至850℃,升温速率为60℃/min,在850℃下保温时间为8min。
对比例6
与实施例2比较,对比例6的区别在于工艺步骤(4)采用热压烧结工艺,其余配方组成、用量、制备工艺同实施例2。
热压烧结工艺条件具体如下:
在步骤(3)得到的混合粉料中加入酚醛树脂粉进行混合,混合粉料、酚醛树脂粉的质量比为8:2,将混好后的粉料装入钢模具内,然后放入热压固化机升温至180℃,加压至18MPa,固化1.5小时,完成热压固化后进行脱模;脱模后的树脂结合剂磨轮,放入二次固化炉,二次固化温度为170℃,固化时间为10小时,降温至室温,取出,开刃处理,得到倒角轮。
对比例7
与实施例2比较,对比例7的区别在于工艺中包裹金刚石的合金粉末不同,具体步骤(1)中合金粉末由如下质量百分数计的组分组成:钴粉20%、铬粉20%、镍粉20%、铜粉20%,锰粉20%,其余配方组成、用量、制备工艺同实施例2。
对比例8
与实施例2比较,对比例8的区别在于工艺步骤(4)加入未经改性处理的树脂液,即树脂液其余配方组成、用量、制备工艺同实施例2。
对比例9
传统热压烧结制得的树脂金属倒角轮。
其配方如下:金刚石12%、绿碳化硅30%、500#铜粉10%、氧化锌10%、氧化铝5%、纤维粉3%、六方氮化硼10%,酚醛树脂20%。
其制备方法如下:将配方中各组分进行混合,将混好后的粉料装入钢模具内,然后放入热压固化机升温至180℃,加压至18MPa,固化1.5小时,完成热压固化后进行脱模;脱模后的树脂结合剂磨轮,放入二次固化炉,二次固化温度为170℃,固化时间为10小时,降温至室温,取出,开刃处理,得到倒角轮。
效果评价及性能检测
实施例2以及对比例1-9制成大小规格一致的树脂金刚倒角轮,对各实例的树脂金刚倒角轮的性能进行检测,检测项目及结果参见表3-4。
(1)抗弯强度测试方法
按照GB/T 232-2010规定进行,使用万能电子试验机(珠海三思测试技术有限公司)测试抗弯强度,结果以MPa记录。
(2)抗冲击强度测试方法
抗冲击强度根据国家标准GB/T 229-2020的具体规定进行测试,使用万能电子试验机(珠海三思测试技术有限公司)测试抗弯强度,结果以J/cm2记录。
(3)耐高温测试方法
耐高温性能是指将倒角轮放入烤箱中进行加热,记录其胎体软化时温度或者热压烧结过程中的开裂温度(在酚醛树脂在烤箱固化过程中有气体排出,容易开裂),温度越高,说明树脂耐高温性能越好。
(4)现场倒角打磨测试
采用各实例的倒角轮对现场瓷砖进行倒角打磨试验。
现场工况条件:经磨边处理后的800×800×10mm陶瓷进行倒角处理,倒角平整度要求0.1-0.5mm,速度45件/min,即35米/min。检测项目包括使用寿命、崩角率。使用寿命是指倒角轮持续使用的最长时限,不良品率是指倒角10000件陶瓷中出现波浪纹或缺边的瓷砖数量的占比。
表3为各实例陶瓷加工用的树脂金刚倒角轮性能测试数据
表4为各实例树脂金刚倒角轮性使用状态的测试数据
如上表及附图1-3所示,实施例2的树脂金属倒角轮充分利用了高熵合金粉末自身的耐高温抗软化性能以及对环氧树脂进行改性,提高其树脂的耐高温性能,从而提高了倒角轮的耐高温性能,同时,其抗弯强度、抗冲击强度均得到了很大提升,说明了本发明微波烧结结合浇铸工艺制得的树脂金属倒角轮,高熵合金粉末包裹后金刚石能够很好地与树脂胎体结合,增加树脂与金刚石的把持力,延长倒角轮的寿命及提高倒角轮的锋利度。此外,树脂金属倒角轮的弹性好和韧性高,在倒角加工过程中不易损坏瓷砖,避免瓷砖延边波浪纹产生,降低瓷砖不良品率。
与实施例2比较,对比例1的区别在于工艺步骤(2)中合金粉末与金刚石不经过微波烧结,降低了抗弯强度和抗冲击强度;对比例1的因为没有经过微波烧结、破碎的过程,只是以粉体的形式通过改性树脂粉等其他的材料粘合,不能很好地提高整体的强度,而实施例的高熵合金通过微波烧结后,本身具有很高的强度、耐高温等性能,通过破碎后本身是不规则形态,和其他的粉料起到镶嵌结合的作用,其本身的物理性能达到极大的提升。
与实施例2比较,对比例2的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,即微波烧结温度小于800℃,因为高熵合金本身的耐高温极强,通过提高烧结的温度,可以提高高熵合金的致密度,同时可以加深对金刚石的扩散,使其表面金属化,但是过低的温度一方面对粉体烧结致密度不足,二是温度不够粉体在烧结过程中不足以在金刚石表面金属化,这样不利于提升金刚石的把持力。
与实施例2比较,对比例3的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,即微波烧结温度大于900℃,通过提高烧结的温度,可以提高高熵合金的致密度;但是过高的温度同时也会降低金刚石的本身强度,在切削中会使其锋利度和寿命下降。
与实施例2比较,对比例4的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,即微波烧结中升温速率降低为40℃/min,对纳米晶成分形成产生影响,当升温速度过慢,高熵合金粉体晶粒尺寸和致密度不规则,进而影响物理性能,且过慢会导致功耗增加,增加生产成本。
与实施例2比较,对比例5的区别在于工艺步骤(2)中微波烧结条件不同,即微波烧结中升温速率提高至60℃/min,对纳米晶成分形成产生影响,当升温速度过快,高熵合金粉体内存在的纳米晶成分快速有序长大,使其表面粗糙,晶粒均匀性变差,从而影响致密度,进而影响物理性能,可见,选择合适的升温速率对其性能的变化有帮助。
与实施例2比较,对比例6的区别在于工艺步骤(4)采用热压烧结工艺,因温度过高,压力过大,浇铸液飞溅,无法压制成型,会出现严重的粘模现象,如图3所示。
与实施例2比较,对比例7的区别在于工艺中包裹金刚石的合金粉末不同,金刚石包裹的合金粉末一般来说,加AL可以高本身的抗弯强度和抗冲击强度,更快的达到烧结致密化,更适用于瓷砖倒角使用。
与实施例2比较,对比例8的区别在于工艺步骤(4)加入未经改性处理的树脂液,未经改性的环氧树脂液其本身耐高温以及强度性能不足,使其在实际的使用过程中,树脂软化后,金刚石把持力差,金刚石脱落,树脂与填料磨料等结合力不强,导致性能差。
与实施例2比较,对比例9的区别在于传统热压制备的树脂金刚倒角,区别在于改性的环氧树脂自身强度和耐高温性能比酚醛树脂好,更适用于本发明的倒角应用场景。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备合金粉末:
分别称取配方量的Co粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Fe粉、Al粉,将其加入球磨机内,用球磨机进行球磨,将球磨后的合金粉末放置至冲入氩气的箱体中,用酒精浸润,取出晾干,得到合金粉末;
(2)制备高熵合金粉末包裹的金刚石粉末:
将配方量的合金粉末与金刚石,加入球磨机进行球磨,球磨后的混合粉末通过冷等静压制备冷压生坯;然后将冷压生坯放入微波烧结炉进行烧结,烧结后随炉冷却至室温然后取出烧结体;烧结体用破碎机破碎,得到高熵合金粉末包裹的金刚石粉末;
(3)混合金刚石粉末与填料粉末:
称取配方量的高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末,采用混料机将高熵合金粉末包裹的金刚石粉末和填料粉末混合均匀,得到混合粉料;
(4)浇铸树脂磨料:
加入改性树脂液、稀释剂,搅拌均匀,最后加入环氧固化剂,搅拌均匀,得到磨料树脂液;将混好的磨料树脂液倒入浇铸模具中,放上上压板,常温下压制8-24h,取出,开刃处理,即得陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮。
2.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述合金粉末由如下质量百分数计的组分组成:Co粉5-25%、Cr粉10-35%、Ni粉8-28%、Cu粉5-30%、Fe粉10-25%、Al粉10-20%,上述组分质量百分数之和为100%。
3.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(18-22):1,转速为300-500rpm。
4.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述合金粉末与金刚石重量比为(50-70):45;所述金刚石的颗粒度为230-270目。
5.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述球磨机的工作参数为球料比为(4-8):1,混料时间2-4h。
6.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述微波烧结的条件为:从室温逐渐升温至800-900℃,升温速率为50℃/min,在800-900℃下保温时间为6-10min。
7.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述高熵合金粉末包裹的金刚石粉末、填料粉末包括如下质量百分数计的组分:高熵合金包裹的粉末15-20%、绿碳化硅10-30%、500#铜粉5-10%、白刚玉10-20%、氧化锌10-20%、氧化铝5-13%、纤维粉3-15%、PVB 5-10%、尼龙粉1-10%、碳酸钙5-10%、石墨烯1-5%,上述组分质量百分数之和为100%。
8.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述混合粉料与改性树脂液的质量比为4:(5-7),所述稀释剂的加入量为改性树脂液质量的4-6%,所述环氧固化剂的加入量为改性树脂液质量的25-35%。
9.如权利要求1所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮的制备方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述改性树脂液由如下步骤制备而得:将改性聚砜树脂加入环氧树脂中,再加入环氧树脂活性增韧剂、催化剂、消泡剂,搅拌均匀,放入烘箱加热,在120-150℃加热2-3h,取出;
所述改性聚砜树脂的加入量为环氧树脂质量的15-40%,所述环氧树脂活性增韧剂的加入量为环氧树脂质量的1-10%,所述催化剂的加入量为环氧树脂质量的2-5%,所述消泡剂的加入量为环氧树脂质量的0.2-0.4%。
10.一种陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮,其特征在于,由权利要求1-9任一项所述的陶瓷倒角用的耐高温树脂金刚倒角轮制备方法制备而成。
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