CS257551B1

CS257551B1 - Ceramic binder for grinding tools

Info

Publication number: CS257551B1
Application number: CS855800A
Authority: CS
Inventors: Vitezslav Juricek
Original assignee: Vitezslav Juricek
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS580085A1

Abstract

Řešení se týká keramického pojivá pro výrobu brousicích nástrojů z kubického nitridu' bóru s teplotou výpalu pod 900 °C. Funkční'vrstva nástroje obsahuje 15 až 30 % •hmoť. pojivá o složení 70 až 98 % hmot. skelná frita a 2 až 30 S hmot. skelně krystalická hmota, přičemž během výpalu dochází ke krystalizací pojivá. Hotové pojivo obsahuje v hmotnostních procentech 40 až 55 % hmot. oxid zinečnatý, 15 až 30 oxid boritý, 10 až 20 oxid křemičitý, 2 až 10 oxid hlinitý, 2 až 10 oxid hořečnatý, 0,1 až 2 alkalické oxidy a 0,1 až 3 ostatních oxidů.The solution relates to a ceramic binder for the production of grinding tools from cubic boron nitride with a firing temperature below 900 °C. The functional layer of the tool contains 15 to 30% by weight of the binder with a composition of 70 to 98% by weight of glass frit and 2 to 30% by weight of glassy crystalline material, with crystallization of the binder occurring during firing. The finished binder contains in weight percentages 40 to 55% by weight of zinc oxide, 15 to 30% by weight of boron oxide, 10 to 20% by weight of silicon dioxide, 2 to 10% by weight of aluminum oxide, 2 to 10% by weight of magnesium oxide, 0.1 to 2% by weight of alkali oxides and 0.1 to 3% by weight of other oxides.

Description

Vynález se týká keramického pojivá pro výrobu brousicích nástrojů z kubického nitridu bóru s keramickou vazbou.The invention relates to a ceramic binder for the manufacture of grinding tools from cubic boron nitride with a ceramic bond.

Rozvoj nových technologií ve strojírenství, zvyšováni produktivity broušení, požadavky na přesnější opracování a další aspekty vyžadují stále kvalitnější brousicí nástroje. Pokrokem je používání syntetických velmi tvrdých materiálů. Nástroje jsou vyráběny s použitím několika druhů pojiv, přičemž každý typ má svoje přednosti a nevýhody. Vzhledem k mnohonásobně vyšší ceně diamantu a kubického nitridu bóru proti klasickým materiálům, nižší teplotní odolnosti a rozdílným koeficientům teplotní roztažnosti, nejsou používána skelná pojivá pro korund a karbid křemíku. Při aplikaci skelných pojiv s teplotou výpalu do 1 000 °C je obtížné dosáhnout dostatečné tvrdosti brousicího nástroje. Aby nedocházelo ke zvýšenému opotřebení nástroje, používají se také pojivá, která modifikují vlastnosti nástroje. Běžné je lisování za použití podstatně vyšších tlaků než u klasického brusivá. Např. dvousložkové pojivo s tuhým mazadlem podle AO SSSR č. 1 047 671 se lisuje tlakem 100 MPa.The development of new technologies in mechanical engineering, increasing grinding productivity, requirements for more precise machining and other aspects require ever-improving grinding tools. Progress is the use of synthetic, very hard materials. The tools are manufactured using several types of binders, with each type having its advantages and disadvantages. Due to the much higher cost of diamond and cubic boron nitride compared to conventional materials, lower temperature resistance and different coefficients of thermal expansion, glass binders for corundum and silicon carbide are not used. When applying glass binders with firing temperatures up to 1000 ° C, it is difficult to achieve sufficient hardness of the grinding tool. In order to avoid increased tool wear, binders are also used to modify the tool properties. Pressing at substantially higher pressures than conventional abrasives is common. E.g. The two-component binder with a solid lubricant according to AO USSR No. 1 047 671 is pressed at a pressure of 100 MPa.

Uvedené nevýhody odstraňuje použití skelně krystalických pojiv. Vhodná krystalická fáze v pojivu, která vzniká během výpalu, zvyšuje pevnost a tvrdost nástroje. To má přímý vliv na lepší využiti zrna v nástroji. Použití vícesložkových skelně krystalických pojiv je známé u ná strojů z korundu např.' AO ČSSR č. 217 082.These disadvantages are avoided by the use of glassy crystalline binders. A suitable crystalline phase in the binder that occurs during firing increases the strength and hardness of the tool. This has a direct effect on better utilization of grain in the tool. The use of multi-component glassy crystalline binders is known in corundum tools e.g. AO ČSSR No. 217 082.

Podstatou vynálezu je, že funkční vrstva brousicího nástroje obsahuje 15 až 30 % hmot. keramického pojivá o složení 70 až 98 % hmot. skelná frita ze systému oxid zinečnatý-oxid boritý-oxid křemičitý a 2 až 30 % hmot. skelně krystalická hmota ze systému oxid křemičitý-oxid hlinitý-oxid hořečnatý-oxid lithný. Pojivo umožňuje vypalovat brousicí nástroje při teplotách do 900 °C, přičemž získáváme dostatečnou tvrdost a mechanickou pevnost. Slinutím dokonale promísených složek a následnou krystalizací vznikne pojivo o hmotnostním složení:It is an object of the invention that the functional layer of the grinding tool comprises 15 to 30 wt. of a ceramic binder having a composition of 70 to 98 wt. % glass frit of zinc oxide-boron oxide-silica system and 2 to 30 wt. a glassy crystalline mass from a silica-alumina-magnesium-lithium oxide system. The binder enables firing of grinding tools at temperatures up to 900 ° C, while obtaining sufficient hardness and mechanical strength. Sintering of perfectly mixed components followed by crystallization produces a binder with a mass composition:

oxid křemičitý oxid zinečnatý oxid boritý oxid hlinitý oxid horečnatý alkalické oxidy oxid titaničitý od 10 % do 20 % od 40 % do 55 % od 15 S do 30 » od 2 % do 10 % od 2 % do 10 % od 0,1 S do 2 í od 0,1 % do 2 %silica zinc oxide boric oxide alumina magnesium oxide alkali oxides titanium dioxide from 10% to 20% from 40% to 55% from 15 S to 30 »from 2% to 10% from 2% to 10% from 0.1 S to 2% from 0.1% to 2%

Přiklad 1 % hmot. kubického nitridu bóru zrnitosti 63/50 ,nm se smísí se 35 % hmot. korundu 100/ /80 pim a 5 % hmot. dočasného pojivá. Po homogenizaci se přidá 25 % hmot. keramického pojivá, připraveného z 80 % hmot. skelné frity a 20 í hmot. předem zkrystalovaného skla o velikosti částic menších než 30 ^pm. Ze směsi se lisují tlakem 50 MPa brousicí kotouče, které se suší a pojivo se slinuje 1 hod. při teplotě 850 °C a krystalizuje 2 hod. při 750 °C. Tyto kotouče dosahují při broušení otvorů v oceli ČSN 14 109.4 o tvrdosti 63 HRc poměrný obrus G až 1 500.Example 1 wt. % of cubic boron nitride with a grain size of 63/50, nm is mixed with 35 wt. corundum 100/80 µm and 5 wt. temporary binders. After homogenization, 25 wt. % ceramic binder, prepared from 80 wt. glass frit and 20 wt. pre-crystallized glass having a particle size of less than 30 µm. Grinding wheels are pressed from the mixture under a pressure of 50 MPa, dried and the binder is sintered for 1 hour at 850 ° C and crystallized for 2 hours at 750 ° C. These grinding wheels achieve a relative abrasion G to 1,500 when grinding holes in steel ČSN 14 109.4 with a hardness of 63 HRc.

Příklad 2 % hmot. kubického nitridu bóru zrnitosti 100/80 71111 se smísí s 20 S hmot. karbidu křemíku a 4 % hmot. dočasného pojivá. Přidá se 30 '* hmot. keramického pojivá, připraveného z 75 % hmot. skelné frity .a 25 % hmot. skelně krystalického materiálu. Při ostatních podmínkách shodných jako v příkladu 1 dosahují kotouče poměrný obrus G až 2 800.Example 2 wt. of cubic boron nitride 100/80 71111 is mixed with 20 wt. % silicon carbide and 4 wt. temporary binders. 30 wt. % ceramic binder, prepared from 75 wt. and 25 wt. glassy crystalline material. In other conditions identical to Example 1, the discs have a relative wear of G to 2800.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Ceramic binder for the manufacture of grinding tools from cubic boron nitride, characterized in that it contains 70 to 98% by weight of binder. % of glass frits of the zinc oxide-boron oxide-silica system and 2 to 30 wt. glassy crystalline masses from the silica-alumina-magnesium-lithium oxide system.

2. Ceramic binder according to claim 1, characterized in that it contains from 10 to 20% by weight of a binder. % silica, 40 to 55 wt. % zinc oxide, 15 to 30 wt. % boron oxide, 2 to 10 wt. % alumina, 2 to 10 wt. % magnesium oxide, 0.1 to 2 wt. % of alkali oxides and 0.1 to 3 wt. other oxides.