Cbn磨粒氧化处理及用其制备陶瓷结合剂cbn磨具的方法
【专利摘要】本发明公开了一种CBN磨粒氧化处理及用其制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法，其特征在于，通过对颗粒度为70-150μm的CBN磨粒在850-1050℃的氧化处理，使其表面形成一层均匀致密的薄膜，以此提高玻璃粉对其结合强度，提高陶瓷结合剂CBN磨具抗弯强度及耐磨性能。采用经过氧化工艺处理的CBN磨粒制备的CBN磨具与未经过氧化的CBN磨粒制备的CBN磨具相比，具有组织均匀，结合剂与CBN磨粒结合强度高，磨具抗弯强度大等特性，满足了CBN磨具高速磨削要求。
【专利说明】CBN磨粒氧化处理及用其制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磨料、磨具制备技术，特别涉及一种CBN (立方氮化硼)磨粒表面处理工艺，以及对该处理过的磨粒制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法。
【背景技术】
[0002]作为磨削和研磨用陶瓷结合剂CBN砂轮，由于具有刚性好，锐利程度良好，耐磨和易修整等优点，因为不与铁，铝等金属反应，因此在金属材料加工领域，诸如各种钢材，金属钛，铝及其各种合金等金属类材料的成型磨削，精加工和表面抛光等方面受到了广泛应用，但由于CBN磨料的化学性质为惰性，因此陶瓷结合剂对其表面的润湿性较低，通常陶瓷结合剂与其表面的结合力主要是机械结合力，因此结合力较弱，用陶瓷结合剂与未经过处理的CBN磨粒制备的砂轮其抗弯强度较低，磨削速率较大的时候容易在砂轮中心产生较大的回转应力而造成砂轮断裂，无法满足CBN磨具高速磨削要求，很大程度上限制了 CBN磨料的使用；因此提高陶瓷结合剂和CBN磨粒表面的结合力是提高砂轮抗弯强度和磨削速率的关键所在，也是当前国内外广泛研究的方向。
[0003]通过对CBN磨粒表面进行有意识的氧化处理可以使得CBN磨粒表面均匀覆盖一层氧化膜，该氧化膜的主要成分是B2O3,陶瓷结合剂与CBN磨粒结合过程中，CBN磨粒表面这层B2O3膜可以扩散溶入结合剂中，使得结合剂与CBN磨粒之间形成牢固的化学结合力，同时CBN磨粒因为表面氧化处理而使得磨粒表面锋刃变钝，提高了陶瓷结合剂与CBN磨粒之间的机械结合力，进一步的加强了陶瓷结合剂与CBN磨粒之间的结合强度；同时由于钝化的磨粒锋刃使得CBN磨具在磨削加工过程中降低磨具与工件之间的摩擦系数，从而降低了磨削过程中产生的磨削热，可防止高速磨削过程中工件表面烧伤。
【发明内容】
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[0004]本发明为解决用传统陶瓷结合剂与未经处理的CBN磨粒制备的砂轮抗弯强度低的问题，提供了一种工艺简单，氧化均匀的CBN磨粒表面处理工艺，并提供了一种对该处理过的CBN磨粒采用多孔陶瓷结合剂得到弯曲强度高、组织均匀、锋利程度良好且有足够耐磨性的CBN磨具制备方法。
[0005]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0006]一种CBN磨粒氧化处理工艺，其特征在于，包括下述步骤:
[0007](I)将颗粒度为70-150μπι CBN磨粒置于刚玉坩埚中使其分布均匀、堆积松散，将坩埚置于空气炉中，升温至850-1050°C，保温10-150min，随炉冷却到室温；
[0008](2)取出坩埚中已被热处理的CBN磨粒，用研磨机械打开磨粒因表面氧化而产生的粘连，得到氧化处理后的CBN磨粒。
[0009]上述工艺中，所述升温的速率为3°C /min。所述的分布均匀、堆积松散是指CBN磨粒堆积面积要大，堆积高度较低。
[0010]一种制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法，其特征在于，按质量百分比，将80%前述的氧化处理工艺制备的CBN磨粒与20%的Al-B-Si系玻璃粉混合，成形，在740°C下进行烧结得到陶瓷结合剂CBN磨具，其中，所述玻璃粉平均颗粒度为30 μ m。所述玻璃粉按质量百分比，包括下述组成:Si026 5%, B2O312.5%, Al20310%, Na207%, Li203%, Zn01%, Ca01%, MgO0.5%。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]1、本发明在CBN磨粒表面氧化处理后仍具有相对锋利的切刃，磨粒氧化处理后制得的CBN磨具(砂轮)烧结温度低，微观组织均匀，通过选择合适的CBN磨粒粒度，氧化处理温度和氧化处理时间，从而使CBN砂轮具有较高的机械强度，良好的切削能力和较高的磨削效率。
[0013]2、氧化处理后的CBN磨粒与多孔陶瓷结合剂之间可以形成较强的化学结合，同时因为CBN磨粒表面氧化后锋刃相对变钝，因而进一步提高了陶瓷结合剂对其表面的机械结合力，提高了磨具抗弯强度；由于氧化处理后的CBN磨粒锋刃变钝，因此在高速磨削过程中可以大幅度降低磨粒与工件之间的摩擦系数，降低磨削过程中的磨削热，避免了工件被烧伤，满足了高速磨削的要求，且有足够的耐磨性。
[0014]3、该CBN磨粒表面氧化处理工艺无污染，无毒害，节能环保。
【具体实施方式】
[0015]本发明采用颗粒度为70-150 μ m CBN磨粒作为被处理磨料，于850-1050°C下，在空气气氛下氧化处理10-150min，在保证磨粒具有足够锋利的切削刃的同时，表面均匀的覆盖一层致密的B2O3薄膜。处理温度低于800°C，氧化膜厚度不足，达不到预期效果，处理温度高于1100°，CBN颗粒氧化严重，降低了 CBN颗粒的研磨效果。氧化处理后的CBN磨粒经过仔细研磨打开磨粒氧化过程中因 表面氧化而产生的磨粒表面粘连后，得到处理后的CBN磨粒。
[0016]按质量百分比，将上述80%氧化处理后的CBN磨粒与20%玻璃粉混合，成形后在740°C下进行烧结，制备出了的陶瓷结合剂CBN磨具。其中，玻璃粉为平均粒度30 μ m的Al-B-Si 系玻璃粉末，其组成(质量百分比)为:Si026 5%, B20312.5%, Al20310%, Na207%, Li203%，Zn01%, Ca01%, MgO0.5%。
[0017]本发明CBN磨粒具体氧化处理工艺参数详见表1。
[0018]表1
[0019]
I粒度(μιη) I氧化温度(°C) I氧化时间(min)
实施例1 7085060
实施例2 70950150
实施例 3 120105030
实施例4 12095060
实施例 5 150900120
【权利要求】
1.一种CBN磨粒氧化处理工艺，其特征在于，包括下述步骤: (1)将颗粒度为70-150μπιCBN磨粒置于刚玉坩埚中使其分布均匀、堆积松散，将坩埚置于空气炉中，升温至850-1050°C，保温10-150min，随炉冷却到室温； (2)取出坩埚中已被热处理的CBN磨粒，用研磨机械打开磨粒因表面氧化而产生的粘连，得到氧化处理后的CBN磨粒。
2.如权利要求1所述的CBN磨粒氧化处理工艺，其特征在于，所述升温的速率为3°C/min0
3.如权利要求1所述的CBN磨粒氧化处理工艺，其特征在于，所述的分布均匀、堆积松散是指CBN磨粒堆积面积要大，堆积高度较低。
4.一种制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法，其特征在于，按质量百分比，将80%权利要求1所述的氧化处理工艺制备的CBN磨粒与20%的Al-B-Si系玻璃粉混合，成形，在740°C下进行烧结得到陶瓷结合剂CBN磨具。
5.如权利要求4所述的制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法，其特征在于，所述玻璃粉的平均颗粒度为30 μ m。
6.如权利要求4所述的制备陶瓷结合剂CBN磨具的方法，其特征在于，所述玻璃粉按质量百分比，包括下述组成:Si0265%, B2O312.5%, Al20310%, Na207%, Li203%, Zn01%, Ca01%, Mg00.5%。
【文档编号】C04B35/5831GK103496988SQ201310398577
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】杨建锋, 杨兴化, 林光, 王波, 鲍崇高, 李春芳 申请人:西安交通大学