一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制作方法
【专利摘要】本发明涉及金刚石砂轮的技术领域，特别涉及一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成：金刚石粉末72～78份，陶瓷结合剂10～18份，树脂结合剂8～15份。本发明的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮具有较高的耐热性，耐磨性，对金刚石具有较好的把持力，自锐性好、效率高。
【专利说明】
一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮
技术领域
[0001]本发明涉及金刚石砂轮的技术领域，特别涉及一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮。
【背景技术】
[0002]目前绝大部分人工合成的金刚石都为粉末状或细小的颗粒状，为了利用金刚石进行高精度、高效率磨削加工，通常采用称之为结合剂的物质将金刚石磨粒粘结起来并制成具有一定强度和形状的磨具，以便于安装在各种磨床上进行磨削加工。与其它磨料如刚玉、碳化硅相比，用金刚石砂轮进行磨削时，具有以下优点:磨削效率高;耐磨性高，磨粒本身消耗很少，具有很高的使用寿命，特别是在磨削硬、脆工件时最为明显;磨粒硬度和耐磨性高，磨粒能长久保持锋利，容易切入工件，实现低应力磨削；磨削的工件精度高、表面质量好。金刚石砂轮应用已渗透到机械加工、汽车制造、航空航天、生物、医疗器具、电子信息、建筑、交通、地质采矿、艺术、新材料等各个领域。
[0003]在砂轮中用于固结金刚石磨粒的结合剂有树脂、金属和陶瓷三种材料，其中树脂结合剂自锐性好，砂轮磨削效率高，磨削发热量小，并且可以改善工件表面的粗糙度;金属结合剂金刚石砂轮的强度高，工作面几何形状保持性好，寿命长，耐冲击;陶瓷结合剂金刚石砂轮经高温烧成，陶瓷结合剂材料热稳定性好，在磨削高温下仍能对金刚石磨料保持较高的把持力，砂轮使用寿命长，磨削能力强、磨削温度低、自锐性强，锋利状态持久，磨削效率高。
[0004]但是这三种结合剂仍不能完全满足金刚石砂轮的要求:树脂结合剂是有机材料，受树脂本征性能限制，砂轮耐热性、耐水性、耐磨性较差，不能进行精密成型磨削；金属结合剂金刚石砂轮自锐性差、效率低;在金刚石砂轮制造过程中，陶瓷结合剂对金刚石的润湿性差，大大降低了结合剂对金刚石的把持力，磨具在磨削过程中金刚石容易脱落，损耗大。目前，为了提高金刚石砂轮性能，本领域的研究方向主要集中在新型金刚石结合剂的开发。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其具有较高的耐热性，耐磨性，对金刚石具有较好的把持力，自锐性好、效率高。
[0006]为实现上述目的，本发明所要解决的技术方案为:
[0007]本发明提供一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末72?78份，陶瓷结合剂10?18份，树脂结合剂8?15份。
[0008]本发明的金刚石粉末72?78份最为合适，在这个范围内，金刚石砂轮具有最好的性能，如果过高则易使混料混合不均匀，出现结团，加工面易出现划伤现象，过低则出现损耗过快，砂轮寿命降低。
[0009]优选地，本发明所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝10?25份，二氧化硅20?30份，铝矿渣5?10份，氮化硼10?16份，二氧化钛3?7份，氧化钐I?5份。本发明的陶瓷结合剂原料配伍合理，其中二氧化钛能改善对金刚石的润湿性，但加入量过多会使结合剂析晶，反而降低结合剂润湿性，与其它原料配伍，还能提高砂轮的性能;氧化铝硬度高，可起到骨架作用，可以显著提高结合剂的抗弯强度，铝矿渣能够进一步提高陶瓷结合剂的烧结性能和成品性能;氧化钐具有细化晶粒、净化材料表面和界面的作用，还能够显著提高陶瓷结合剂的烧结反应活性和烧结快的机械性能，提高陶瓷结合剂对金刚石的把持力，还能降低烧结温度，节省能源。
[0010]优选地，本发明所述的树脂结合剂为超细聚酰亚胺树脂粉，其与陶瓷结合剂配伍，制备金刚石砂轮具有较好的性能，能够与本发明的陶瓷结合剂具有最好的配伍性。
[0011]优选地，本发明所述的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末75份，陶瓷结合剂14份，树脂结合剂11份。
[0012]更优选地，本发明所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝17份，二氧化硅25份，铝矿渣8份，氮化硼13份，二氧化钛5份，氧化钐3份。
[0013]优选地，本发明所述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为35?40μπι的比例为55?70%，余下比例粒径小于35?40μπι，总比例为100%。超细聚酰亚胺树脂粉粒径为35?40μπι的比例为55?70%时，金刚石砂轮坯体具有较好的烧结反应活性，砂轮的耐火性和耐磨性得到显著提高。
[0014]优选地，本发明所述的陶瓷结合剂原料中，粒径为20?40μπι的比例为40?50%，粒径为5?20μηι的比例为20?30%，粒径为I?5μηι的比例为20?40%，总百分比为100%。不同粒径比例掺和，能够显著提高陶瓷结合剂的烧结活性
[0015]本发明的有益效果在于:
[0016]本发明的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮使用时，既保持了树脂结合剂自锐性好，砂轮磨削效率高，磨削发热量小，并且可以改善工件表面的粗糙度的特点；同时也具有陶瓷结合剂金刚石砂轮经高温烧成，陶瓷结合剂材料热稳定性好，在磨削高温下仍能对金刚石磨料保持较高的把持力，砂轮使用寿命长，磨削能力强、磨削温度低、自锐性强，锋利状态持久，磨削效率高的优点，显著改善了树脂结合剂和陶瓷结合剂存在的不足。显著提高金刚石砂轮的耐火性和耐磨性。经试验，相比现有技术制备的树脂结合剂金刚石砂轮或者陶瓷结合剂金刚石砂轮的耐火度提高50?100°C，抗弯强度提高20?36MPa;在数控磨床上使用时，大负荷强力磨削的单程切深可达8_以上(普通树脂结合剂金刚石砂轮一般磨削的进刀量为0.丨?^2mm，现有的优秀强力磨削砂轮的单次进刀量也只有2?3mm);在同等测试条件下，与传统树脂结合剂金刚石砂轮相比，本发明制备的复合结合剂金刚石砂轮在磨削效率、使用寿命和产品价格方面的综合效益可以提高80%以上;本发明的金刚石砂轮保型性为36?42um/cm(—般的金刚石砂轮保型性100um/cm以上)，较现有技术的显著提高。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0018]实施例1
[0019]—种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末72份，陶瓷结合剂18份，超细聚酰亚胺树脂粉8份。
[0020]上述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝25份，二氧化硅20份，铝矿渣10份，氮化硼10份，二氧化钛7份，氧化钐I份。
[0021 ] 上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为37μπι的比例为55%，粒径小于37μπι的比例为
45%。
[0022]上述的陶瓷结合剂原料中，粒径为40μπι的比例为40%，粒径为5μπι的比例为20%，粒径为小于Iym的比例为40%。
[0023]陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制备方法如下:
[0024](I)取超细聚酰亚胺树脂粉、二氧化硅、氧化铝、铝矿渣、氮化硼、二氧化钛和氧化钐，放入混料机中混合24小时，得到复合结合剂；
[0025](2)将金刚石粉末与复合结合剂放入混料机内混合18小时，然后慢慢加入金刚石粉末与复合结合剂总重量的I %的丙烯酸乳液继续混合5小时，再过100目标准筛，得砂轮混合料；
[0026](3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为250°C，压力为130MPa，保压2小时，冷却出模后得砂轮坯体；
[0027](4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，6小时升温至250°C，然后分段升温至最终烧结温度700°C，保温3小时，冷却至室温取出；
[0028](5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
[0029]实施例2
[0030]—种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末73份，陶瓷结合剂16份，超细聚酰亚胺树脂粉9份。
[0031]上述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝21份，二氧化硅23份，铝矿渣9份，氮化硼11份，二氧化钛6份，氧化钐2份。
[0032]上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为36μπι的比例为60%，粒径小于36μπι的比例为40%。
[0033]上述的陶瓷结合剂原料中，粒径为20?40μπι的比例为50%，粒径为5?20μπι的比例为30%，粒径为I?5μηι的比例为20%。
[0034]陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
[0035]实施例3
[0036]—种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末75份，陶瓷结合剂14份，树脂结合剂11份。
[0037]上述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝17份，二氧化硅25份，铝矿渣8份，氮化硼13份，二氧化钛5份，氧化钐3份。
[0038]上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为40μπι的比例为65%，粒径小于40μπι的比例为
35%。
[0039]上述的陶瓷结合剂原料中，粒径为25μπι的比例为45%，粒径为20μπι的比例为25%，粒径为小于3μηι的比例为30%。
[0040]陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
[0041 ] 实施例4
[0042]—种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末76份，陶瓷结合剂12份，超细聚酰亚胺树脂粉13份。
[0043]上述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝13份，二氧化硅28份，铝矿渣6份，氮化硼14份，二氧化钛4份，氧化钐4份。
[0044]上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为38μπι的比例为70%，粒径小于38μπι的比例为30%。
[0045]上述的陶瓷结合剂原料中，粒径为20?40μπι的比例为50%，粒径为5?20μπι的比例为20%，粒径为I?5μηι的比例为30%。
[0046]陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
[0047]实施例5
[0048]—种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末78份，陶瓷结合剂10份，超细聚酰亚胺树脂粉15份。
[0049]上述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝10份，二氧化硅30份，铝矿渣5份，氮化硼16份，二氧化钛3份，氧化钐5份。
[0050]上述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为35μπι的比例为60%，粒径小于35μπι的比例为40%。
[0051 ] 上述的陶瓷结合剂原料中，粒径为20μπι的比例为40%，粒径为ΙΟμπι的比例为25%，粒径为小于5μηι的比例为35%。
[0052]陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮的制备方法同实施例1。
【主权项】
1.一种陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末72?78份，陶瓷结合剂10?18份，树脂结合剂8?15份； 所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝10?25份，二氧化硅20?30份，铝矿渣5?1份，氮化硼1?16份，二氧化钛3?7份，氧化钐I?5份； 所述的树脂结合剂为超细聚酰亚胺树脂粉。2.根据权利要求1所述的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量份的原料制成:金刚石粉末75份，陶瓷结合剂14份，树脂结合剂11份。3.根据权利要求1或2所述的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于，所述的陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成:氧化铝17份，二氧化硅25份，铝矿渣8份，氮化硼13份，二氧化钛5份，氧化钐3份。4.根据权利要求3所述的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于:所述的超细聚酰亚胺树脂粉中粒径为35?40μπι的比例为55?70%。5.根据权利要求3所述的陶瓷树脂复合结合剂金刚石砂轮，其特征在于:所述的陶瓷结合剂原料中，粒径为20?40μπι的比例为40?50%，粒径为5?20μπι的比例为20?30%，粒径为I?5μηι的比例为20?40%，总百分比为100%。
【文档编号】B24D3/02GK106041766SQ201610465908
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】蔡元沛, 杨迪升, 郭新玲, 梁安宁, 龙慧玲, 宿恒, 唐昆
【申请人】桂林创源金刚石有限公司