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      一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法

      文檔序號(hào):9589083閱讀:191來源:國知局
      一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪制備技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]金剛石磨料具有硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性好等特性,被廣泛的應(yīng)用于制作磨削硬脆材料及硬質(zhì)合金的磨具,金剛石砂輪就是其中常見的一類磨具,按照金剛石砂輪所使用的結(jié)合劑的分類可分為樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪以及陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪等,其中陶瓷結(jié)合劑砂輪是由陶瓷結(jié)合劑、金剛石磨料、填料按照一定的比例配制而成,經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成,這種砂輪能解決一些樹脂結(jié)合劑砂輪以及金屬結(jié)合劑砂輪存在的缺陷,具有磨削效率高、切削鋒利、自銳性好、散熱快等優(yōu)勢(shì),特別適合高硬度、高精度材料的粗磨和精磨。
      [0003]在陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備過程中,磨料、陶瓷結(jié)合劑的選擇、燒成條件等等因素均會(huì)影響陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削性能,尤其是陶瓷結(jié)合劑的性能更為重要,傳統(tǒng)的結(jié)合劑普遍存在燒結(jié)溫度高、強(qiáng)度低、對(duì)磨料的浸潤包覆性差等,直接導(dǎo)致金剛石磨料性能劣化,磨削性能大大降低。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷,提供一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法。
      [0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
      一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪,該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20 μm的金剛石磨料40-50、粒徑為10-20 μm的棕剛玉磨料14-16、冰晶石微粉5-6、納米陶瓷結(jié)合劑20-25、三氧化二鐵0.4-0.5、閉孔珍珠巖細(xì)粉7_8、防暴纖維5_6、乙醇10-15、聚乙烯醇2-3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。
      [0006]所述的一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,所述的納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β -鋰霞石2-3、納米二氧化硅30-40、納米三氧化二鋁8-10、納米氧化鈦5-6、納米氧化鋅1_2、鉍酸鈉0.1-0.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2-3,其制備方法為:將所有原料混合均勻,投入氧化鋁坩禍中,在高溫電阻爐中煅燒處理,煅燒條件為以5-8°C的速率升溫至900-1000°C,保溫煅燒2-3h,煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理,得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。
      [0007]所述的一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法,其特在于,所述的制備方法為:
      (I)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中,混合溶液加熱至50-60°C,隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、防暴纖維,高速超聲攪拌分散1.5-2h,制成分散均勻的納米溶液備用;
      (2)將金剛石磨料、棕剛玉磨料與步驟(I)制備的溶液混合,攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干,完全除去水分,所得物料破碎,過200目篩;
      (3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻,經(jīng)冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至150-180°C,保溫20-30min后繼續(xù)升溫至550_600°C,保溫1.5_2h后,繼續(xù)升溫至650-680°C,保溫100-120min,隨后自然冷卻至室溫,即得。
      [0008]本發(fā)明將納米石墨粉、β -鋰霞石等原料與納米量級(jí)的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒,制備成納米量級(jí)的復(fù)合納米陶瓷結(jié)合劑,這種納米陶瓷結(jié)合劑較常規(guī)的陶瓷結(jié)合劑具有更高的強(qiáng)度、韌性和更低的燒結(jié)溫度,高溫潤濕性更佳,熱膨脹系數(shù)低,加入的防暴纖維可以加速升溫速度,提高磨料與結(jié)合劑的把持性;加入的冰晶石、閉孔珍珠巖等原料有耐磨、減震等功效,改善砂輪的使用性能;本發(fā)明制備的金剛石砂輪磨削性能好,磨削精度高,磨削速度可獲明顯提升。
      【具體實(shí)施方式】
      [0009]該實(shí)施例的砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10 μπι的金剛石磨料40、粒徑為10 μ m的棕剛玉磨料14、冰晶石微粉5、納米陶瓷結(jié)合劑20、三氧化二鐵0.4、閉孔珍珠巖細(xì)粉7、防暴纖維5、乙醇10、聚乙烯醇2、十二烷基磺酸鈉0.2、去離子水100。
      [0010]其中納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1、納米石墨粉1、β鋰霞石2、納米二氧化硅30、納米三氧化二鋁8、納米氧化鈦5、納米氧化鋅1、鉍酸鈉0.1、三氧化二硼10、納米碳化硅0.3、氧化鋰2,其制備方法為:將所有原料混合均勻,投入氧化鋁坩禍中,在高溫電阻爐中煅燒處理,煅燒條件為以5°C的速率升溫至900°C,保溫煅燒2h,煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理,得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。
      [0011]該金剛石砂輪的制備方法為:
      (1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中,混合溶液加熱至50°C,隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、防暴纖維,高速超聲攪拌分散1.5h,制成分散均勻的納米溶液備用;
      (2)將金剛石磨料、棕剛玉磨料與步驟(I)制備的溶液混合,攪拌混合均勻后將混合漿料在450°C條件下熱烘干,完全除去水分,所得物料破碎,過200目篩;
      (3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻,經(jīng)冷壓成型后以4°C/min的升溫速率升溫至150°C,保溫20min后繼續(xù)升溫至550°C,保溫1.5h后,繼續(xù)升溫至650°C,保溫lOOmin,隨后自然冷卻至室溫,即得。
      [0012]本實(shí)施例制備得到的砂輪性能指標(biāo)如下:
      測(cè)試中被磨削材料為高速鋼,磨削方式為平面磨削方式,砂輪圓周速度:150m/s,工作臺(tái)速度:0.05m/s,磨削深度:0.025mmo
      [0013]本實(shí)施例制備的砂輪較傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削比平均提高142%,磨損量平均降低55%,高速鋼表面的粗糙度僅為0.06 μ m,最大磨削速度可達(dá)168m/s。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,該砂輪由以下重量份的原料制成:粒徑為10-20 μ m的金剛石磨料40-50、粒徑為10-20 μ m的棕剛玉磨料14-16、冰晶石微粉5-6、納米陶瓷結(jié)合劑20-25、三氧化二鐵0.4-0.5、閉孔珍珠巖細(xì)粉7_8、防暴纖維5-6、乙醇10-15、聚乙烯醇2-3、十二烷基磺酸鈉0.2-0.3、去離子水100-120。2.如權(quán)利要求1所述的一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪,其特征在于,所述的納米陶瓷結(jié)合劑由以下重量份的原料制成:硅酸鎂1-2、納米石墨粉1-2、β -鋰霞石2-3、納米二氧化娃30-40、納米三氧化二招8-10、納米氧化鈦5_6、納米氧化鋅1_2、祕(mì)酸鈉0.1-0.2、三氧化二硼10-15、納米碳化硅0.3-0.5、氧化鋰2_3,其制備方法為:將所有原料混合均勻,投入氧化鋁坩禍中,在高溫電阻爐中煅燒處理,煅燒條件為以5-8 V的速率升溫至900-1000°C,保溫煅燒2-3h,煅燒結(jié)束后取出進(jìn)行水淬、干燥、高能球磨處理,得到粒徑為納米尺度的粉狀陶瓷結(jié)合劑。3.如權(quán)利要求1所述的一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪及其制備方法,其特在于,所述的制備方法為: (1)先將聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、乙醇溶解分散于去離子水中,混合溶液加熱至50-60°C,隨后加入納米陶瓷結(jié)合劑、防暴纖維,高速超聲攪拌分散1.5-2h,制成分散均勻的納米溶液備用; (2)將金剛石磨料、棕剛玉磨料與步驟(1)制備的溶液混合,攪拌混合均勻后將混合漿料在450-500°C條件下熱烘干,完全除去水分,所得物料破碎,過200目篩; (3)將步驟(2)所得過篩粉體與其它剩余物料混合均勻,經(jīng)冷壓成型后以4-5°C/min的升溫速率升溫至150-180°C,保溫20-30min后繼續(xù)升溫至550_600°C,保溫1.5_2h后,繼續(xù)升溫至650-680°C,保溫100-120min,隨后自然冷卻至室溫,即得。
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含防暴纖維的納米陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪,該砂輪在制備過程中先利用納米石墨粉、β-鋰霞石等原料與納米量級(jí)的二氧化硅、三氧化二鋁等原料混合煅燒,制備成納米量級(jí)的復(fù)合納米陶瓷結(jié)合劑,這種納米陶瓷結(jié)合劑較常規(guī)的陶瓷結(jié)合劑具有更高的強(qiáng)度、韌性和更低的燒結(jié)溫度,高溫潤濕性更佳,熱膨脹系數(shù)低,加入的防暴纖維可以加速升溫速度,提高磨料與結(jié)合劑的把持性;加入的冰晶石、閉孔珍珠巖等原料有耐磨、減震等功效,改善砂輪的使用性能;本發(fā)明制備的金剛石砂輪磨削性能好,磨削精度高,磨削速度可獲明顯提升。
      【IPC分類】B24D3/34, B24D3/14, C04B35/14, B24D18/00
      【公開號(hào)】CN105345681
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510615355
      【發(fā)明人】任麗萍, 任威銘
      【申請(qǐng)人】安徽威銘耐磨材料有限公司
      【公開日】2016年2月24日
      【申請(qǐng)日】2015年9月24日
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