本发明涉及陶瓷制品及制作技术领域，尤其是一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮及其制备方法。
背景技术：
立方氮化硼和金刚石磨料作为超硬材料，以其优异的性能在磨削、切削领域得到广泛的应用，而立方氮化硼磨料和金刚石比较，其良好的导热性和耐热性以及对铁族金属的化学惰性，使其应用领域得到大大的拓展。在立方氮化硼的各种超硬制品中，陶瓷结合剂砂轮不仅具有切削锋利、磨削力小、生产效率高、使用寿命长、易于整形与修锐、磨削精度高等优点，而且还具有磨削时工件温度低，能消除残余拉应力而产生残余压应力，使工件耐用度得到提高的特点，因而受到世界广泛关注，成为世界上磨削工具产品研究开发的热点，但传统的制备工艺烧结时，工件表面会出现氧化现象，从而对制品的性能有所影响。
为解决上述问题，中国专利201110366592.5公开了一种“金属陶瓷结合剂金刚石/cbn砂轮的制备工艺”，它是在氢气气氛下进行烧结，与传统工艺相比，有效的保护了结合剂中的金属不被氧化，是砂轮的寿命提高了15%。但存在如下不足：一是烧结过程中使用氢气会大大提高生产风险。二是随炉冷却会对材料内部造成一定的内应力，这在磨削工件时会降低砂轮的使用寿命。随着磨削时间的延长，砂轮的切削能力下降，各种磨削缺陷不断出现，使磨削加工不能继续进行（工件表面出现再生振纹、工件表面出现磨削烧伤、磨削精度下降和磨削表面粗糙度增大等现象），此时，必须修整砂轮，恢复正常磨削状态，砂轮在两次修整之间的实际磨削时间称为砂轮的使用寿命，因此，有必要对陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备工艺做出一定的改进，从而提高立方氮化硼砂轮的磨削能力。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的技术目的在于提供一种强度高、使用寿命长且制备方法可靠有效的陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮及其制备方法。
为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮，其各原料组分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料63%～67%；
陶瓷结合剂23%～27%；
功能助剂5%～7%；
辅助料3.5%～4.5%。
进一步，其各原料组分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料65%；
陶瓷结合剂25%；
功能助剂6%；
辅助料4%。
进一步，所述的功能助剂为润湿剂和粘结剂混合而成。
进一步，所述的陶瓷结合剂为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化硼和超氧化锂混合而成。
进一步，所述的功能助剂为聚乙烯醇和镍混合而成。
进一步，所述的辅助料为碳化硅。
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将各原料进行混合均匀后放入压制模具中进行冷压成型，然后将冷压成型好的砂轮装入到真空烧结炉中；
（2）待炉门密封后，通过真空泵对真空烧结炉进行抽真空，使真空烧结炉内的真空度小于10-2pa为止；
（3）设定烧结温度并启动烧结炉对烧结炉中的砂轮进行升温至850℃烧结0.5～1.5h；
（4）烧结结束后，将炉温降至低于100℃后，打开烧结炉取出砂轮，即可完成陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备。
优选的，所述的步骤（1）中，先将压制成型好的砂轮置于石墨舟中，然后再将石墨舟和砂轮一同装入到真空烧结炉中，并且砂轮和石墨舟之间放置有将两者间隔开的碳纸。
优选的，所述步骤（3）中，烧结炉由常温升温至200℃时，升温速率为4～5℃/min；在200℃进行保温1～2h后，再以3～4℃/min的升温速率将炉温升至300℃并进行保温1～2h后，再以3～4℃/min的升温速率将炉温升至500℃，在500℃条件下保温1～2h后，再以1～2℃/min的升温速率将炉温升至850℃，并保温0.5～1.5h，然后以1～1.5℃/min的降温速率将炉温降至700℃后，即可关闭烧结炉的加热程序，使烧结炉中的砂轮随炉冷却。
采用上述的技术方案，与传统的本领域技术相比，本发明的有益效果为：通过采用真空烧结可有效防止砂轮中的非氧化物质的氧化，保护立方氮化硼砂轮的高温性能不受到影响，与传统工艺制备的立方氮化硼相比，砂轮的使用寿命预计可以提高了约20%左右，并且经过本发明方法制备的砂轮对工件进行加工后，工件的表面效果相对于传统方法生产的砂轮所切削的工件表面而言也具有较好的效果。
具体实施方式
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮，其各原料组分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料63%～67%；
陶瓷结合剂23%～27%；
功能助剂5%～7%；
辅助料3.5%～4.5%。
作为本发明一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的较优原料配合方案，其各原料组分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料65%；
陶瓷结合剂25%；
功能助剂6%；
辅助料4%。
其中，所述的功能助剂为润湿剂和粘结剂混合而成。
进一步，所述的功能助剂为润湿剂和粘结剂混合而成。
进一步，所述的陶瓷结合剂为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化硼和超氧化锂混合而成。
进一步，所述的功能助剂为聚乙烯醇和镍混合而成。
进一步，所述的辅助料为碳化硅。
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将各原料进行混合均匀后放入压制模具中进行冷压成型，然后将冷压成型好的砂轮装入到真空烧结炉中；
（2）待炉门密封后，通过真空泵对真空烧结炉进行抽真空，使真空烧结炉内的真空度小于10-2pa为止；
（3）设定烧结温度并启动烧结炉对烧结炉中的砂轮进行升温至850℃烧结0.5～1.5h；
（4）烧结结束后，将炉温降至低于100℃后，打开烧结炉取出砂轮，即可完成陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备。
优选的，所述的步骤（1）中，先将压制成型好的砂轮置于石墨舟中，然后再将石墨舟和砂轮一同装入到真空烧结炉中，并且砂轮和石墨舟之间放置有将两者间隔开的碳纸。
优选的，所述步骤（3）中，烧结炉由常温升温至200℃时，升温速率为4～5℃/min；在200℃进行保温1～2h后，再以3～4℃/min的升温速率将炉温升至300℃并进行保温1～2h后，再以3～4℃/min的升温速率将炉温升至500℃，在500℃条件下保温1～2h后，再以1～2℃/min的升温速率将炉温升至850℃，并保温0.5～1.5h，然后以1～1.5℃/min的降温速率将炉温降至700℃后，即可关闭烧结炉的加热程序，使烧结炉中的砂轮随炉冷却。
实施例1
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷结合剂25%、润湿剂和粘结剂混合而成的功能助剂6%、辅助料4%的添加比例，将各原料进行混合均匀后放入压制模具中进行冷压成型，然后将冷压成型好的砂轮置于石墨舟中，然后再将石墨舟和砂轮一同装入到真空烧结炉中，并且砂轮和石墨舟之间放置有将两者间隔开的碳纸；
（2）待炉门密封后，通过真空泵对真空烧结炉进行抽真空，使真空烧结炉内的真空度小于10-2pa为止；
（3）设定烧结温度并启动烧结炉对烧结炉中的砂轮进行升温，其中烧结炉由常温升温至200℃时，升温速率为4℃/min；在200℃进行保温1h后，再以4℃/min的升温速率将炉温升至300℃并进行保温1h后，再以3℃/min的升温速率将炉温升至500℃，在500℃条件下保温2h后，再以1℃/min的升温速率将炉温升至850℃，并保温0.5h，然后以1℃/min的降温速率将炉温降至700℃后，即可关闭烧结炉的加热程序，使烧结炉中的砂轮随炉冷却；
（4）烧结结束后，将炉温降至低于100℃后，打开烧结炉取出砂轮，即可完成陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备。
实施例2
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷结合剂25%、润湿剂和粘结剂混合而成的功能助剂6%、辅助料4%的添加比例，将各原料进行混合均匀后放入压制模具中进行冷压成型，然后将冷压成型好的砂轮置于石墨舟中，然后再将石墨舟和砂轮一同装入到真空烧结炉中，并且砂轮和石墨舟之间放置有将两者间隔开的碳纸；
（2）待炉门密封后，通过真空泵对真空烧结炉进行抽真空，使真空烧结炉内的真空度小于10-2pa为止；
（3）设定烧结温度并启动烧结炉对烧结炉中的砂轮进行升温，其中烧结炉由常温升温至200℃时，升温速率为4.5℃/min；在200℃进行保温1h后，再以4℃/min的升温速率将炉温升至300℃并进行保温2h后，再以4℃/min的升温速率将炉温升至500℃，在500℃条件下保温2h后，再以2℃/min的升温速率将炉温升至850℃，并保温0.5h，然后以1℃/min的降温速率将炉温降至700℃后，即可关闭烧结炉的加热程序，使烧结炉中的砂轮随炉冷却；
（4）烧结结束后，将炉温降至低于100℃后，打开烧结炉取出砂轮，即可完成陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备。
实施例3
一种陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷结合剂25%、润湿剂和粘结剂混合而成的功能助剂6%、辅助料4%的添加比例，将各原料进行混合均匀后放入压制模具中进行冷压成型，然后将冷压成型好的砂轮置于石墨舟中，然后再将石墨舟和砂轮一同装入到真空烧结炉中，并且砂轮和石墨舟之间放置有将两者间隔开的碳纸；
（2）待炉门密封后，通过真空泵对真空烧结炉进行抽真空，使真空烧结炉内的真空度小于10-2pa为止；
（3）设定烧结温度并启动烧结炉对烧结炉中的砂轮进行升温，其中烧结炉由常温升温至200℃时，升温速率为5℃/min；在200℃进行保温2h后，再以3℃/min的升温速率将炉温升至300℃并进行保温1h后，再以3℃/min的升温速率将炉温升至500℃，在500℃条件下保温2h后，再以1℃/min的升温速率将炉温升至850℃，并保温1.5h，然后以1.5℃/min的降温速率将炉温降至700℃后，即可关闭烧结炉的加热程序，使烧结炉中的砂轮随炉冷却；
（4）烧结结束后，将炉温降至低于100℃后，打开烧结炉取出砂轮，即可完成陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮的制备。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范。