专利名称：烧结磨料及其制备方法
技术领域：
本发明是关于磨削加工用的磨料，尤其涉及烧结磨料及制备方法。
背景技术：
磨料为人类所用已经有数千年之久。在人类的远古时期，原始人就己使用天然磨料来磨 锐本质工具、骨头和隧石等。随着科学技术的发展和制造业的进步，磨削加工发展成一种重 要的加工方式，尤其是需要高精加工的地方，因此磨削加工的应用范围越来越广，有时甚至 已经成为唯一的加工方式。随着加工对象、材料的多样化，加工难度及要求的不断增加，新 的磨料及品种也相继出现，如白刚玉、棕刚玉、铬刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，又从这些 普通磨料发展了超硬材料金刚石和立方氮化硼，使磨料的磨削加工能力得以提高。但有时兼 顾磨削加工效率、质量、精度、成本等因素，现有的磨料品种还不能很好的满足用户需要。 而在现有磨料基础上，改变磨料的内部组织结构，势必可以改善其磨削性能。将微米级的磨 料有效的结合在一起组成一个大的颗粒，在磨削使用过程中脱落的是大颗粒内部的小颗粒， 这样在保证磨削效率的同时，提高了磨削精度和加工工件的表面质量，也自然提高了磨削工 具的使用寿命，降低了磨削加工成本。
磨削虽然是传统的机加工方法，但却是精密加工的最重要和最常用的手段。磨削一般是 属于工件加工的后续工序，即精加工，因此工件的尺寸精度和相关面的位置精度以及有关的 形状精度和粗糙度，都要在磨削中得到最后控制和保证。为了满足今天的高精度加工标准， 磨削加工有时甚至已经成为唯一的加工方式。尤其是随着现代科学技术的发展，对机械零件 加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求越来越高。虽然磨床 及磨削工艺在不断改进和提高，这在一定程度上提高了磨加工产品的质量，但是，机床本身 并不是达到高精度、高效率磨削加工的唯一因素，与磨床配套的磨削工具对产品的加工生产 起着重要作用。
磨削工具在磨削加工中直接影响着工件表面的加工质量、加工精度和机床加工效率，而 磨削工具受磨料种类、性能、结构的制约和影响。磨料作为承载人类实施对加工对象的加工， 已有数千年历史，随着科学技术的发展和加工对象的多样化，加工精度、加工质量等要求的不断提高，并且随着磨削加工的发展，磨料用量的迅速增加，人造磨料已逐步取代了天然磨 料。目前市场上应用的的磨料主要有刚玉、碳化硅、金刚石和立方氮化硼几大类。随着磨料 化学组成和晶体结构的确定，磨料化学性能、硬度、加工能力等亦随之确定，但改变磨料的 结构，可以改善其磨削性能和加工精度、加工质量、磨具的使用寿命等。
发明内容
本发明的目的是通过改变现有商品磨料的结构，提供一种可提高磨削精度和加工工件的 表面质量，同时也提高磨削工具的使用寿命、降低磨削加工成本的烧结磨料。
本发明的烧结磨料，原料组分及其重量百分比含量为刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮
化硼微粉95 98°/。，结合剂为2 5%。
所述结合剂的原料组分及其重量百分比含量为Na0 5 20%， B203 10 25%， Si02 45 70%， Li20 2 4%， Mg0 2 4%， K20 3 7%， Ca0 2 3%， Zn0 0 4%。
所述刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉的粒度为0.5 2.5um。
烧结磨料的制备方法，具有如下歩骤
(1) 制备结合剂
按NaO 5 20%， B20:, 10 25%， Si02 45 70%， Li20 2 4%， MgO 2 4%， K20 3 7 %， CaO 2 3%， ZnO 0 4%，然后混匀，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛，制得陶 瓷结合剂；
(2) 配料
按刚玉、.碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95 98% ，结合剂为2 5%的原料重量百
分比配料，混匀；
(3) 造粒
采用等静压将步骤(2)所配原料进行压制，然后再粉碎和筛分；
(4) 烧结
将步骤(3)造粒后的原料在840 120(TC温度下进行煅烧，制得烧结磨料；
(5) 筛分
将步骤(4)的烧结磨料进一步过筛、分级。
本发明的有益效果是，利用现有商品磨料，改变了磨料的颗粒内部结构，从而改变磨料 的磨削加工性能、提高了加工精度、加工质量、加工效率和磨具的使用寿命，降低磨削加工 成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
本发明是采用市售的95 98%的0.5 2.5um的刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼磨 料微粉。
结合剂中的NaO、 Li20、 MgO、 K20、 CaO等碱金属或碱土金属氧化物均采用其相应的碳酸 盐，8203采用貼03。
具体实施例如下。 实施例1
将8XNaO、 15%B203、 60%Si02、 3%Li20、 4%MgO、 7%K20、 3XCaO混匀，熔炼，淬冷， 干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将2^结合剂和98X2.5um刚玉混合、造粒、 120(TC热处理、筛分制得所需烧结刚玉磨料。 实施例2
将7%NaO、 17%B203、 63%Si02、 2%Li20、 3%Mg0、 3%K20、 3%CaO、 2%ZnO混匀，熔 炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将2.5X结合剂和97.5X1.5nm碳 化硅混合、造粒、IOO(TC烧结、筛分制得所需烧结碳化硅磨料。 实施例3
将10%NaO、 20%B2O3、 55%Si02、 4%Li20、 2%MgO、 3%K20、 2%CaO、 4XZnO混匀，熔 炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将3.5^结合剂和96.5^1um立方 氮化硼混合、造粒、90(TC烧结、筛分制得所需烧结立方氮化硼磨料。
实施例4
将腦NaO、 23%BA、 50%Si02、 4%Li20、 2. 5%MgO、 5%K20、 2.5XZnO混匀，熔炼， 淬冷，干燥，粉碎，过筛制备成所需结合剂。然后，将5X结合剂和95X0.5um金刚石混合、 造粒、84(TC烧结、筛分制得所需烧结金刚石磨料。
烧结磨料的粒度、分级及应用，与刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼商品磨料一致。 本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的 范围和精神。
权利要求
1. 一种烧结磨料，原料组分及其重量百分比含量为刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95～98％，结合剂为2～5％。
2. 根据权利要求1的烧结磨料，其特征在于，所述结合剂的原料组分及其重量百分比含 量为Na0 5 20%， B203 10 25%， Si02 45 70%， Li20 2 4%， Mg0 2 4%， K20 3 7 %， Ca0 2 3%， Zn0 0 4%。
3. 根据权利要求1的烧结磨料，其特征在于，所述刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼 微粉的粒度为0.5 2.5um。
4. 权利要求1烧结磨料的制备方法，具有如下步骤-(1) 制备结合剂按NaO 5 20%， B203 10 25%， Si02 45 70%， Li20 2 4%， MgO 2 4%， K20 3 7 %， CaO 2 3%， ZnO 0 4%，配料、混匀，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛，制得 陶瓷结合剂；(2) 配料按刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼微粉95 98% ，结合剂为2 5%的原料重量百分比配料，混匀；(3) 造粒采用等静压将步骤(2)所配原料进行压制，然后再粉碎和筛分；(4) 烧结将步骤(3)造粒后的原料在840 120(TC温度下进行煅烧，制得烧结磨料；(5) 筛分将步骤(4)的烧结磨料进一步过筛、分级。
全文摘要
本发明是采用市售的95～98％的0.5～2.5μm的刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼磨料微粉，添加2～5％的陶瓷结合剂，经840℃～1200℃的高温热处理，利用陶瓷结合相将磨料微粉结合成具有微晶结构的磨料。其中陶瓷结合剂的原料组分及其重量百分比含量为NaO5～20％，B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 10～25％，SiO<sub>2</sub> 45～70％，Li<sub>2</sub>O、MgO、K<sub>2</sub>O、CaO、ZnO其中的4～5种为13～17％，经过混和，过筛，熔炼，淬冷，干燥，粉碎，过筛等工序制得烧结磨料，其粒度、分级及应用，与刚玉、碳化硅、金刚石或立方氮化硼商品磨料一致。本发明改变了磨料的颗粒内部结构，从而改变了磨料的磨削加工性能、提高了加工精度、加工质量、加工效率和磨具的使用寿命，降低了磨削加工成本。
文档编号C09K3/14GK101434828SQ20081015429
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者朱玉梅, 李志宏 申请人:天津大学