一种微晶玻璃陶瓷结合剂及其制备方法，sg砂轮及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磨料磨具领域，具体涉及一种微晶玻璃陶瓷结合剂及其制备方法，SG砂轮及其制备方法。
【背景技术】
[0002]SG砂轮有耐磨性好、磨粒锋利、进刀量大、磨削热少、抗烧伤能力强、磨削过程中修 整周期长、修整量小、使用寿命长等诸多普通固结磨具没有的优点，常用于各种成型磨削、 切断及切入磨削，尤其对于齿轮磨削、丝杠磨削、螺纹磨、蜗杆磨及各种乳辊与胶辊磨削更 是独具优势。
[0003]SG磨料，采用引晶凝胶烧结工艺生产而成，是带有革命性的新一代氧化铝磨料，具 有比普通白刚玉小几千倍的晶粒尺寸，一个粒度为60目的SG磨料内实际上由几百万个微 粒组成，其破碎时为沿晶界破裂，能持续不断地露出新切削刃保持锐利的切削状态。SG磨粒 强度高，有微破碎性能，具有硬度高，韧性好，锋利度强等优点，与普通刚玉磨料相比，SG具 有磨耗比高，保行性强，工件表面加工质量好，砂轮修整量少，磨削效率高等优势。
[0004]在SG砂轮的制备过程中，结合剂需要与SG磨料的表面发生化学或物理结合，才能 实现对磨料的有效把持，否则将造成磨料未磨钝前提前脱落，影响加工工件的表面质量和 工件的精度。目前，SG砂轮的制备往往需要1000°C以上的烧结温度和50~60h的烧结时 间，正是基于上述因素的考虑。从节省能源的角度出发，开发针对SG砂轮的低温结合剂具 有重要意义。
[0005]CN104230320A公开了一种低温高强度结合剂SG砂轮及其生产工艺；该结合剂由 以下重量百分比的原料组成：高岭土 10~18 %，钠长石20~25 %，低-硼玻璃20~25 %， 高-硼玻璃30~40%，碳酸锂5~10%，碳酸钙1~5% ;该结合剂的烧成温度为900°C。 该结合剂对SG磨料的烧成温度仍处在较高水平，且结合剂组成中高岭土、钠长石、碳酸锂 的性质并不稳定，造成结合剂与SG磨料的结合强度不高，致使SG砂轮的工作效率低，加工 精度不够。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供以一种微晶玻璃陶瓷结合剂，从而解决现有SG砂轮制备过 程中，烧成温度高、烧成时间长，砂轮的工作效率低，加工精度不够的问题。
[0007] 本发明的第二个目的是提供上述微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法。
[0008]本发明的第三个目的是提供使用上述微晶玻璃陶瓷结合剂的SG砂轮。
[0009]本发明的第四个目的是提供上述SG砂轮的制备方法。
[0010] 为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案是：
[0011] -种微晶玻璃陶瓷结合剂，由以下重量百分含量的组分组成：Si0240~65%， Al2036 ~20%，Na20 5 ~18%，CaO0· 5 ~5%，K20 3 ~10%，B2038 ~35%，MgO0· 5 ~ 2%，Ti022 ~6%。
[0012] 本发明提供的微晶玻璃陶瓷结合剂，通过合理选择氧化物组成和比例，各组分协 同作用，使该微晶玻璃陶瓷结合剂具有热膨胀系数低、析晶温度低、强度高的特点，使SG砂 轮的烧成温度由l〇〇〇°C降低到720~800°C，烧成时间也大幅降低，降低了生产成本，提高 了SG砂轮的生产效率；同时，在SG砂轮的制备过程中节约能源，降低烧成燃料成本；该结 合剂可以对SG磨料起到良好的润湿和结合作用，从而实现对SG磨料的良好把持，有助于提 高SG砂轮的强度和抗折强度，提高工作效率和加工精度，降低磨削热，延长砂轮的使用寿 命。
[0013] 上述微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法，包括：将各原料粉研磨后混合，经熔炼、淬 冷后，即得。
[0014] 所述熔炼的温度为1300~1600°C，熔炼的时间为1. 5~3h。所述淬冷是将熔融 玻璃溶液倒入水中急速冷却成为玻璃颗粒。
[0015] 所述微晶玻璃陶瓷结合剂，在720~800°C进行烧结，晶粒的尺寸为1~3μm。
[0016] 本发明提供的微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法，通过原料的合理选取，经简单的 研磨、熔炼、淬冷工序制成，制备工艺对设备和操作人员的要求低，工艺流程简单，适合大规 模推广应用。由该方法得到的微晶玻璃陶瓷结合剂，烧成后晶粒的尺寸为1~3μm，是一种 玻璃与晶体共存的一种多晶固体材料，既有玻璃的基本性能，也有陶瓷的特征，并且具有比 普通结合剂更少的内部缺陷和更细小的结晶结构，作为结合剂使用时具有较高的强度和耐 磨性。
[0017] -种使用上述微晶玻璃陶瓷结合剂的SG砂轮，由以下重量百分比的原料制成：SG 磨料20~45%，白刚玉磨料35~60%，微晶玻璃陶瓷结合剂8~25%，环糊精1~4%， 糊精液3~6%，石墨0. 5~3% ;所述糊精液由环糊精与水配制而成，质量浓度为30%~ 40%〇
[0018]SG磨料的粒度为30#~150#。
[0019] SG磨料由两种以上不同粒度混合而成，粗粒度SG磨料与细粒度SG磨料的质量比 为（1~3) :1。白刚玉磨料与SG磨料的粒度相同。
[0020] 本发明所提供的SG砂轮，选用混合磨料，合理的配比，磨料与结合剂的良好配合 使得烧成过程中结合剂桥的形成更细，能够起到弥散强化作用，使结合剂致密度更高，砂轮 强度得到进一步提高。石墨在SG砂轮成型过程中起到润滑作用，使脱模过程容易进行；同 时，石墨以分散的游离状态存在于结合剂中，使结合剂磨削面上形成微小气孔，从而有助于 磨削时冷却和排肩，同时石墨能与砂轮中气孔的冷却液相结合，有助于从砂轮表面和被加 工工件上及时去除磨削碎，使加工工件粗糙度好，修正周期大幅度提高。各组分的协同作 用，使SG砂轮具有高强度、高切削性、高利刃、低产热量和低消耗性的特点，能够达到被磨 削对象各种表面粗糙度的磨削加工要求。
[0021] -种上述SG砂轮的制备方法，包括：将原料按比例混合，经压制成型，干燥，烧结， 即得。
[0022] 压制成型采用100t的压力机成型。
[0023] 烧结的温度为720~800°C，烧结的时间为14~18h。
[0024] 本发明提供的SG砂轮的制备方法，烧成温度和烧成时间大幅降低，缩短了生产周 期，降低了生产成本，提高了SG砂轮的生产效率，适合大规模推广应用。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明SG砂轮的制备工艺流程图；
[0026] 图2为本发明实施例1所得微晶玻璃陶瓷结合剂经过烧结后的SEM图；
[0027]图3为本发明实施例1~5所得微晶玻璃陶瓷结合剂的抗折强度图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合具体实施例对发明作进一步说明。以下各实施例中，所使用原料均为市 售常规分析纯原料。
[0029] 实施例1
[0030] 本实施例的微晶玻璃陶瓷结合剂，由以下重量百分比的组分组成：Si0254%， Al20317%，Na20 7.5%，Ca0 0·5%，Κ20 7.5%，B203ll%，Mg0 0.5%，Ti022%。
[0031] 本实施例的微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法，包括：将各原料粉研磨后混合，在 1350°C下熔炼2h，经水淬冷后，即得微晶玻璃陶瓷结合剂。
[0032] 本实施例的SG砂轮，由以下重量百分比的原料制成：SG磨料27%，白刚玉磨料 56%，微晶玻璃陶瓷结合剂11 %，环糊精2%，糊精液3%，石墨1 %;所述糊精液由环糊精与 水配制而成，其质量浓度为30%。SG磨料由30#和46#两种粒度混合而成，混合质量比为 1 :1;白刚玉磨料（WA磨料）与SG磨料的粒度类型和混合比例保持一致。
[0033] 本实施例的SG砂轮的制备方法，工艺流程如图1所示，包括：将各原料按比例混 合，在100t压力机上均匀压制成型，干燥后，在760°C下烧结14h;最后对烧制的砂轮进行加 工检验得到成品。该SG砂轮可用于磨削加工表面粗糙度为R1. 0的高速钢。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例的微晶玻璃陶瓷结合剂，由以下重量百分比的组分组成Si0240 %， Al2039%，Na20 5.5%，Ca0 0·5%，Κ20 10%，B20330%，Mg0 0.5%，Ti024. 5%。
[0036] 本实施例的微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法，包括：将各原料粉研磨后混合，在 1300 °C下熔炼1. 5h，经水淬冷后，即得微晶玻璃陶瓷结合剂。