一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪，該砂輪在制備過程中先利用納米石墨粉、β-鋰霞石等原料與納米量級的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒，制備成納米量級的復合納米陶瓷結合劑，這種納米陶瓷結合劑較常規的陶瓷結合劑具有更高的強度、韌性和更低的燒結溫度，高溫潤濕性更佳，熱膨脹系數低，對磨料的把持性好；此外，砂輪生產原料中加入的陶瓷纖維、膠體石墨粉等原料有明顯的增強、增韌、耐溫、潤滑等功效；本發明制備的金剛石砂輪耐磨損、耐高熱、導熱性好，表面潤滑，工件磨削精度更高，磨削速度快，磨削效率可獲明顯提升。
【專利說明】
一種陶瓷纖維増強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及陶瓷結合劑金剛石砂輪制備技術領域，尤其涉及一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法。
【背景技術】
[0002]金剛石磨料具有硬度高、強度高、耐磨性好等特性，被廣泛的應用于制作磨削硬脆材料及硬質合金的磨具，金剛石砂輪就是其中常見的一類磨具，按照金剛石砂輪所使用的結合劑的分類可分為樹脂結合劑金剛石砂輪、金屬結合劑金剛石砂輪以及陶瓷結合劑金剛石砂輪等，其中陶瓷結合劑砂輪是由陶瓷結合劑、金剛石磨料、填料按照一定的比例配制而成，經過高溫燒結而成，這種砂輪能解決一些樹脂結合劑砂輪以及金屬結合劑砂輪存在的缺陷，具有磨削效率高、切削鋒利、自銳性好、散熱快等優勢，特別適合高硬度、高精度材料的粗磨和精磨。
[0003]在陶瓷結合劑金剛石砂輪的制備過程中，磨料、陶瓷結合劑的選擇、燒成條件等等因素均會影響陶瓷結合劑金剛石砂輪的磨削性能，尤其是陶瓷結合劑的性能更為重要，傳統的結合劑普遍存在燒結溫度高、強度低、對磨料的浸潤包覆性差等，直接導致金剛石磨料性能劣化，磨削性能大大降低。
【發明內容】
[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20μπι的金剛石磨料40-50、粒徑為10-20μπι的黑碳化硅磨料15-20、陶瓷纖維5-6、納米陶瓷結合劑20-25、膠體石墨粉2-3、磷鎢青銅合金粉3-5、乙醇10-15、聚乙烯醇2_3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。
[0006]所述的一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述的納米陶瓷結合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β-鋰霞石2-3、納米二氧化硅30-40、納米三氧化二鋁8-10、納米氧化鈦5-6、納米氧化鋅1-2、鉍酸鈉0.1-0.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2-3，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5-8°C的速率升溫至950-1050°C，保溫煅燒2-3h，煅燒結束后取出進行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結合劑。
[0007]所述的一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為:
(I)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50-60°C，隨后加入納米陶瓷結合劑、陶瓷纖維，高速超聲攪拌分散1.5-2h，制成分散均勻的混合溶液備用；
(2)將金剛石磨料、黑碳化硅磨料與步驟(I)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩；
(3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至550-600°C，保溫1.8-2h后，繼續升溫至650-680°C，保溫100_120min，隨后自然冷卻至室溫，即得。
[0008]本發明將納米石墨粉、β-鋰霞石等原料與納米量級的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒，制備成納米量級的復合納米陶瓷結合劑，這種納米陶瓷結合劑較常規的陶瓷結合劑具有更高的強度、韌性和更低的燒結溫度，高溫潤濕性更佳，熱膨脹系數低，對磨料的把持性好;此外，砂輪生產原料中加入的陶瓷纖維、膠體石墨粉等原料有明顯的增強、增韌、耐溫、潤滑等功效;本發明制備的金剛石砂輪耐磨損、耐高熱、導熱性好，表面潤滑，工件磨削精度更高，磨削速度快，磨削效率可獲明顯提升。
【具體實施方式】
[0009]該實施例砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為ΙΟμπι的金剛石磨料40、粒徑為10μm的黑碳化硅磨料15、陶瓷纖維5、納米陶瓷結合劑20、膠體石墨粉2、磷鎢青銅合金粉3、乙醇
1、聚乙烯醇2、十二烷基磺酸鈉0.2、去離子水100。
[0010]其中納米陶瓷結合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1、納米石墨粉1、β鋰霞石
2、納米二氧化娃30、納米三氧化二鋁8、納米氧化鈦5、納米氧化鋅1、祕酸鈉0.1、三氧化二硼
10、納米碳化硅0.3、氧化鋰2，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5°C的速率升溫至950°C，保溫煅燒2h，煅燒結束后取出進行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結合劑。
[0011]該實施例砂輪的制備方法為:
(1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50°C，隨后加入納米陶瓷結合劑、陶瓷纖維，高速超聲攪拌分散1.5h，制成分散均勻的混合溶液備用；
(2)將金剛石磨料、黑碳化硅磨料與步驟(I)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450 V條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩；
(3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經冷壓成型后以4°C/min的升溫速率升溫至550 0C，保溫1.8h后，繼續升溫至650 °C，保溫10min，隨后自然冷卻至室溫，即得。
[0012]本實施例制備得到的砂輪性能指標如下:
測試中被磨削材料為高速鋼，磨削方式為平面磨削方式，砂輪圓周速度:150m/s，工作臺速度:0.05m/s，磨削深度:0.025mm。
[0013]本實施例制備的砂輪較傳統的金剛石砂輪磨削比平均提高180%，磨損量平均降低59.2%，高速鋼表面的粗糙度僅為0.052μm，最大磨削速度可達192m/S。
【主權項】
1.一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20μηι的金剛石磨料40-50、粒徑為10-20μηι的黑碳化娃磨料15-20、陶瓷纖維5-6、納米陶瓷結合劑20-25、膠體石墨粉2-3、磷鎢青銅合金粉3_5、乙醇10-15、聚乙烯醇2-3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。2.如權利要求1所述的一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪，其特征在于，所述的納米陶瓷結合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β-鋰霞石2-3、納米二氧化娃30-40、納米三氧化二招8-10、納米氧化鈦5-6、納米氧化鋅1_2、祕酸鈉0.Ι-Ο.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2-3，其制備方法為:將所有原料混合均勻，投入氧化鋁坩禍中，在高溫電阻爐中煅燒處理，煅燒條件為以5-8°C的速率升溫至950-1050°C，保溫煅燒2-3h，煅燒結束后取出進行水淬、干燥、高能球磨處理，得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結合劑。3.如權利要求1所述的一種陶瓷纖維增強的納米陶瓷結合劑金剛石砂輪及其制備方法，其特在于，所述的制備方法為: (I)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中，混合溶液加熱至50-60°C，隨后加入納米陶瓷結合劑、陶瓷纖維，高速超聲攪拌分散1.5-2h，制成分散均勻的混合溶液備用； (2 )將金剛石磨料、黑碳化硅磨料與步驟(I)制備的溶液混合，攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干，完全除去水分，所得物料破碎，過200目篩； (3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻，經冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至550-600°C，保溫1.8-2h后，繼續升溫至650-680°C，保溫100_120min，隨后自然冷卻至室溫，即得。
【文檔編號】B24D3/14GK105983912SQ201510615352
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年9月24日
【發明人】任麗萍, 任威銘
【申請人】安徽威銘耐磨材料有限公司