一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑及其制造方法，其原料配方由以下質(zhì)量百分含量的材料組成：20％～40％的高硼玻璃粉、15％～20％的粘土粉、40％～60％的鉀長(zhǎng)石粉、4％～15％的LiO2粉和0.1％～2％的Y2O3粉。本案制備的陶瓷磨具結(jié)合劑具有熔點(diǎn)低、燒結(jié)范圍寬、結(jié)合劑流動(dòng)性適宜、高溫潤(rùn)濕性能良好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了在磨削工具鋼、韌性不銹鋼、耐熱合金鋼等難加工材料時(shí)的磨削能低、耐磨損能力弱、使用壽命短的問題，使得結(jié)合劑的使用速度可達(dá)到80m/s以上；結(jié)合劑的耐火度只有780～860℃，大大低于1150℃，不僅可以大幅度降低熱能，節(jié)約能源，同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】
一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磨具材料，特別涉及一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷結(jié)合劑一般是指磨具中與磨料粘結(jié)的多種無(wú)機(jī)物的混合體。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，普通的氧化鋁、碳化硅砂輪在磨削工具鋼、韌性不銹鋼、耐熱合金鋼等難加工的材料時(shí)，不論是在磨削性能還是在磨削效率方面，其自身具備的優(yōu)越性能完全喪失，主要表現(xiàn)在其比磨削能低，耐磨損能力不強(qiáng)，使用壽命短。在磨削上述難磨材料時(shí)，通常要求砂輪使用速度達(dá)60m/s?120m/s或以上，CBN(立方氮化硼)砂輪的使用速度也須達(dá)120m/s以上，而普通陶瓷結(jié)合劑最多只能滿足50m/s使用速度，且普通陶瓷結(jié)合劑的耐火度較高，即熔點(diǎn)較高，普遍都高于1150°C，這會(huì)使得某些磨料，如CBN與微晶陶瓷剛玉在燒成過(guò)程中溫度高于1150°C，而在此溫度下磨料的晶體尺寸與結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，嚴(yán)重影響了砂輪的磨削性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本案從兩方面對(duì)陶瓷結(jié)合劑進(jìn)行了優(yōu)化:(I)降低陶瓷結(jié)合劑的耐火度或熔點(diǎn)，使新的陶瓷結(jié)合劑低于常用的CBN與微晶陶瓷剛玉磨料的晶格變化的最低溫度；(2)提高陶瓷結(jié)合劑的強(qiáng)度，使砂輪能夠承受80m/s以上的使用速度。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，原料配方由以下質(zhì)量百分含量的材料組成:
[0006]
高硼玻璃粉20%?40%;
粘土粉15%?20%;
[0007]
鉀長(zhǎng)石粉40%?60%;
L12S4%?15%;
Y2O3 粉0.1% ?2%;
[0008]以上材料的質(zhì)量百分含量總和為100%。
[0009]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，所述高硼玻璃粉、L12粉和Y2O3粉能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
[0010]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，所述粘土粉和鉀長(zhǎng)石粉能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
[0011]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，所述高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
[0012]一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，包括以下步驟:
[0013]步驟I)按權(quán)利要求1?4所述原料配方的比例進(jìn)行稱取；
[0014]步驟2)將稱取好的高硼玻璃粉和L12粉混勻，進(jìn)行第一次?；幚?，隨后粉碎，得到產(chǎn)物一；
[0015]步驟3)將稱取好的Y2O3粉和所述產(chǎn)物一混勻，進(jìn)行第二次玻化處理，隨后粉碎，得到產(chǎn)物二 ；
[0016]步驟4)將稱取好的鉀長(zhǎng)石粉、粘土粉與所述產(chǎn)物二混勻，即得到所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑。
[0017]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，所述第一次?；幚砗偷诙尾；幚淼臏囟葹?00?1000°C。
[0018]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，所述高硼玻璃粉、L12粉和Y2O3粉能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
[0019]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，所述粘土粉和鉀長(zhǎng)石粉能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
[0020]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，所述產(chǎn)物一能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
[0021]優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，所述產(chǎn)物二能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本案制備的陶瓷磨具結(jié)合劑具有熔點(diǎn)低、燒結(jié)范圍寬、結(jié)合劑流動(dòng)性適宜、高溫潤(rùn)濕性能良好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了在磨削工具鋼、韌性不銹鋼、耐熱合金鋼等難加工材料時(shí)的磨削能低、耐磨損能力弱、使用壽命短的問題，使得結(jié)合劑的使用速度可達(dá)到80m/s以上；結(jié)合劑的耐火度只有780?860°C，大大低于1150°C，不僅可以大幅度降低熱能，節(jié)約能源，同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0025]本發(fā)明以粘土 -長(zhǎng)石-高硼玻璃系結(jié)合劑為基礎(chǔ)，并引入Li2O與Y2O3等微量元素，旨在充分提高結(jié)合劑的強(qiáng)度與韌性，降低結(jié)合劑的耐火度和熔點(diǎn)。同時(shí)，采用兩次?；に嚤ＷC結(jié)合劑的組織均勻。
[0026]粘土 -長(zhǎng)石-高硼玻璃基陶瓷結(jié)合劑的主要化學(xué)成分為:Si02、A1203、Fe203、CaO,MgO, K2O, Na2O, B2O3，它的耐火度大于1150°C，只適合制造使用速度在50m/s以下的陶瓷磨具。為了降低結(jié)合劑的耐火度，提高結(jié)合劑強(qiáng)度及韌性，進(jìn)行以下配方改進(jìn):
[0027]I)增加高硼玻璃的配比，其范圍控制在20wt%? 40wt% ；
[0028]2)減少粘土配比，其范圍控制在15wt %?20wt % ;鉀長(zhǎng)石配比在40wt %?60wt % ；
[0029]3)引入Li2O以提高結(jié)合劑玻璃相，提高結(jié)合劑的反應(yīng)能力和濕潤(rùn)性，增加結(jié)合劑的助融能力，Li2O配比控制在4wt%?15wt% ；
[0030]4)引入稀土元素Y2O3以提高結(jié)合劑的韌性與強(qiáng)度，提高陶瓷磨具在磨削過(guò)程中的幾何型面保持性，氧化釔配比控制在0.lwt%? 2wt%。
[0031]如圖1所示，結(jié)合劑制備的工藝技術(shù)核心是采用預(yù)合金技術(shù)，即?；ば?，并首創(chuàng)兩次?；ば蛑苽涮沾山Y(jié)合劑技術(shù)，其具體步驟包括:
[0032]步驟I)按上述原料配方的比例進(jìn)行稱取材料；
[0033]步驟2)將稱取好的高硼玻璃粉和L12粉混勻，進(jìn)行第一次?；幚恚S后粉碎，得到產(chǎn)物一；
[0034]步驟3)將稱取好的Y2O3粉和產(chǎn)物一混勻，進(jìn)行第二次玻化處理，隨后粉碎，得到產(chǎn)物二 ；
[0035]步驟4)將稱取好的鉀長(zhǎng)石粉、粘土粉與產(chǎn)物二混勻，即得到高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑。
[0036]其中，兩次?；幚淼臏囟葍?yōu)選為900?1000°C。為了提高各材料之間的混勻效果，高硼玻璃粉、L12粉和Y2O3粉須全部能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)，粘土粉和鉀長(zhǎng)石粉須全部能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。由工藝步驟可知，為了與其他混合的材料粒徑保持一致，產(chǎn)物一的粒徑大小也應(yīng)能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)，產(chǎn)物二的粒徑大小能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。?；ば虻膬?yōu)點(diǎn)是使相關(guān)的無(wú)機(jī)材料通過(guò)玻化成為一個(gè)整體，但在實(shí)際生產(chǎn)中，一次?；療o(wú)法達(dá)到使玻化物所有組分全部混勻的效果，所以要通過(guò)第二次?；ば?，其最終目的是使?；锏慕M分更加均勻一致，進(jìn)而由此制成的結(jié)合劑在磨具中分布更均勻。
[0037]本案制得的陶瓷磨具結(jié)合劑耐火度:780?860°C;抗拉強(qiáng)度1.62kN/cm2 ;粒度:可通過(guò)800目篩網(wǎng)。
[0038]以下是不同實(shí)施例的具體原料配方:
[0039]表一
[0040]
I實(shí)施例1 I實(shí)施例2 I實(shí)施例3 I實(shí)施例4 I實(shí)施例5 高硼玻璃粉 20wt% 23wt% 20wt% 40wt% 30wt%
粘土粉 15wt% 20wt% 15wt%15wt%17wt%
鉀長(zhǎng)石粉 59.9wt% 40wt% 60wt% 40wt% 46wt%
Li2O 粉 5wt%15wt%4wt%4wt%6wt%
Y2O3 粉0.1wt % 2wt%Iwt %Iwt %Iwt %
[0041]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，其特征在于，原料配方由以下質(zhì)量百分含量的材料組成:
高硼玻璃粉20%?40%;
粘土粉15%?20%;鉀長(zhǎng)石粉40%?60%;L12S4% ?15%;Y2O3 粉0.1% ?2%; 以上材料的質(zhì)量百分含量總和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，其特征在于，所述高硼玻璃粉、L12粉和Y2O3粉能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，其特征在于，所述粘土粉和鉀長(zhǎng)石粉能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑，其特征在于，所述高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
5.一種高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)按權(quán)利要求1?4所述原料配方的比例進(jìn)行稱??； 步驟2)將稱取好的高硼玻璃粉和L12粉混勻，進(jìn)行第一次?；幚恚S后粉碎，得到產(chǎn)物一; 步驟3)將稱取好的Y2O3粉和所述產(chǎn)物一混勻，進(jìn)行第二次?；幚恚S后粉碎，得到產(chǎn)物二 ； 步驟4)將稱取好的鉀長(zhǎng)石粉、粘土粉與所述產(chǎn)物二混勻，即得到所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，所述第一次?；幚砗偷诙尾；幚淼臏囟葹?00?1000°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，所述高硼玻璃粉、L12粉和Y2O3粉能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，所述粘土粉和鉀長(zhǎng)石粉能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，所述產(chǎn)物一能夠通過(guò)325目篩網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)力低熔點(diǎn)陶瓷磨具結(jié)合劑的制造方法，其特征在于，所述產(chǎn)物二能夠通過(guò)800目篩網(wǎng)。
【文檔編號(hào)】C04B35/16GK104191381SQ201410486037
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】司文元, 徐愛萍, 趙艷玲, 陳金生, 馬傳龍, 黃元根 申請(qǐng)人:蘇州遠(yuǎn)東砂輪有限公司