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國內水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
陶瓷結合劑金剛石砂輪新配方
來(lái)源:國際新技術(shù)資料網(wǎng)
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作者:梅蘭
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發(fā)布時(shí)間: 2020-08-13
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金剛石是目前己知硬度最高的物質(zhì)，要發(fā)揮金剛石的磨削性能，通常需借助結合劑和其他輔助材料將其制備成具有一定規格、性能和用途的磨具。
陶瓷結合劑金剛石磨具由于具有良好的耐熱、耐水、耐油、耐酸堿以及磨具形狀保持性好、磨削效率高等優(yōu)點(diǎn)，在機械加工領(lǐng)域有重要的應用價(jià)值和廣闊的應用前景。但在磨具制備過(guò)程中，一方面由于人造金剛石磨料抗氧化溫度相對較低，陶瓷結合劑磨具燒結時(shí)易引起金剛石強度的下降；另一方面則是共價(jià)鍵形態(tài)的金剛石磨料表面不易被熔融態(tài)的陶瓷結合劑所潤濕，造成兩者間的結合力較弱，上述兩方面原因都對磨具整體性能產(chǎn)生不利影響。針對此問(wèn)題，目前常采用金剛石磨料表面涂覆硅酸鹽涂層或鍍覆金屬的方法，未提高金剛石磨料的抗氧化性能以及與陶瓷結合劑的結合強度。
陶瓷結合劑金剛石磨具，由于具有良好的耐熱、耐油、耐水、耐酸堿以及磨具形狀保持性好、自銳性好、切削能力強和磨削效率高等優(yōu)點(diǎn)，在功能陶瓷、硬質(zhì)合金、耐火材料、石材加工等領(lǐng)域有重要的應用價(jià)值和廣闊的應用前景。
陶瓷結合劑金剛石磨具的強度取決于陶瓷結合劑、金剛石磨料及兩者間的結合強度。但在磨具制備過(guò)程中卻存在一定的技術(shù)問(wèn)題，首先，陶瓷結合劑燒結溫度較高，一般在700~9000C ，有的甚至高達1000 0C 以上，麗人造金剛石磨料在空氣條件下700 0C 時(shí)就會(huì )發(fā)生氧化反應、表面變形和強度降低:其次，共價(jià)鍵形態(tài)的金剛石磨料表面不易被熔融態(tài)的陶瓷結合劑所潤濕，造成其兩者間的把持力較弱，結合強度不理想。
金剛石磨具超精密切削在加工銅、鋁及其合金等軟金屬材料中己獲得極大成功，但在工程陶瓷、半導體、光學(xué)玻璃、石材等各種硬脆材料的精密和超精密加工上，卻在很大程度依賴(lài)于研磨、拋光等加工方法，雖然這些方法可以達到很高的精度和極低的表面粗糙度，但加工效率較低，在形狀復雜如非球面零件等的超精密加工方面應用效果有限。陶瓷結合劑金剛石砂輪磨削高脆硬性材料是一種有效的磨削加工方法，相比金屬結合劑金剛石砂輪和樹(shù)脂結合劑金剛石砂輪，具有自銳性好、強度高、磨削效率高、剛性好、磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛應用。
氣孔是影響砂輪磨削性能的重要參數之一，氣孔率、孔徑及其分布對砂輪磨削性能起重要作用，氣孔使冷卻液更便捷的流入工作面，在磨削過(guò)程中起到容屑、排屑的作用，有效防止加工過(guò)程中工件的燒傷和砂輪堵塞，同時(shí)氣孔對砂輪的抗彎強度和洛氏硬度也有很大的影響，因此氣孔的引入有非常重要的意義。陶瓷結合劑金剛石砂輪雖然能由自身顆粒的堆積形成部分空隙，但氣孔粒徑和氣孔率遠不能滿(mǎn)足加工的需求。
新技術(shù)與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
1、本發(fā)明加入氧化鑭稀土金屬氧化物或其他副族金屬氧化物可以有效地優(yōu)化玻璃網(wǎng)絡(luò )結構，提高陶瓷結合劑的強度和硬度等性能，增強金剛石磨具的磨削性能，而氧化鋅的引入則可以增強結合劑對金剛石磨粒的潤濕性；造孔劑核桃殼的加入能提高砂結比，起結構骨架支撐作用，提高磨削效率；
2、新技術(shù)制備的陶瓷結合劑金剛石砂輪剛性較好，磨削過(guò)程中磨具變形較小，工件的加工精度較高；而且是多孔組織結構，修整簡(jiǎn)便，同時(shí)陶瓷結合劑金剛石砂輪內氣孔大小與數量可以通過(guò)加入造孔物質(zhì)進(jìn)行調節，磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件，陶瓷結合劑金剛石砂輪的加工效率較高:使用陶瓷結合劑制備的陶瓷結合劑金剛石砂輪是通過(guò)玻璃或陶瓷類(lèi)物質(zhì)高溫燒結或燒熔條件下將金剛石磨料固結起來(lái)，因此在磨削高溫條件下陶瓷結合劑仍能與金剛石磨料有較好的結合強度，所制陶瓷結合劑金剛石砂輪能適用于較重負荷磨削:
3、制備的陶瓷結合劑有低燒結溫度，能實(shí)現金剛石砂輪的低溫燒成；陶瓷結合劑有與金剛石磨料相匹配的熱膨脹性能，能避免或者降低砂輪工作時(shí)金剛石磨粒與陶瓷結合劑之間產(chǎn)生熱應力，提高結合劑對金剛石磨粒的粘結把持能力:陶瓷結合劑有較高的韌性，適當的韌性能夠保障金剛石磨料微刃的切削作用，提高砂輪磨削時(shí)的抗沖擊力，保證砂輪的形狀穩定性:陶瓷結合劑對金剛石磨料具有良好的潤濕包覆性能，利于提高兩者間的結合強度和砂輪的整體強度；
4、新技術(shù)通過(guò)加入造孔劑核桃殼在砂輪中引入氣孔，使砂輪具有自銳性好、強度高、磨削效率高、剛性好、磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件，對高脆硬難加工材料的加工有較高的效率的優(yōu)點(diǎn)：在磨削金屬或合金制品時(shí)，氣孔可以容納部分金屬碎屑，防止金屬碎屑大量存在于砂輪和工件表面麗導致的工件損傷:在砂輪的高速磨削過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的熱量，氣孔的存在可以容納部分的冷卻液，促進(jìn)工件表面冷卻，防止工件表面燒傷:對于強度較高的砂輪來(lái)說(shuō)，氣孔的存在可以有效地促進(jìn)結合劑隨磨鈍的金剛石一起脫落，有助于砂輪自銳性的提高。
陶瓷結合劑金剛石磨具由于具有良好的耐熱、耐水、耐油、耐酸堿以及磨具形狀保持性好、磨削效率高等優(yōu)點(diǎn)，在機械加工領(lǐng)域有重要的應用價(jià)值和廣闊的應用前景。但在磨具制備過(guò)程中，一方面由于人造金剛石磨料抗氧化溫度相對較低，陶瓷結合劑磨具燒結時(shí)易引起金剛石強度的下降；另一方面則是共價(jià)鍵形態(tài)的金剛石磨料表面不易被熔融態(tài)的陶瓷結合劑所潤濕，造成兩者間的結合力較弱，上述兩方面原因都對磨具整體性能產(chǎn)生不利影響。針對此問(wèn)題，目前常采用金剛石磨料表面涂覆硅酸鹽涂層或鍍覆金屬的方法，未提高金剛石磨料的抗氧化性能以及與陶瓷結合劑的結合強度。
陶瓷結合劑金剛石磨具，由于具有良好的耐熱、耐油、耐水、耐酸堿以及磨具形狀保持性好、自銳性好、切削能力強和磨削效率高等優(yōu)點(diǎn)，在功能陶瓷、硬質(zhì)合金、耐火材料、石材加工等領(lǐng)域有重要的應用價(jià)值和廣闊的應用前景。
陶瓷結合劑金剛石磨具的強度取決于陶瓷結合劑、金剛石磨料及兩者間的結合強度。但在磨具制備過(guò)程中卻存在一定的技術(shù)問(wèn)題，首先，陶瓷結合劑燒結溫度較高，一般在700~9000C ，有的甚至高達1000 0C 以上，麗人造金剛石磨料在空氣條件下700 0C 時(shí)就會(huì )發(fā)生氧化反應、表面變形和強度降低:其次，共價(jià)鍵形態(tài)的金剛石磨料表面不易被熔融態(tài)的陶瓷結合劑所潤濕，造成其兩者間的把持力較弱，結合強度不理想。
金剛石磨具超精密切削在加工銅、鋁及其合金等軟金屬材料中己獲得極大成功，但在工程陶瓷、半導體、光學(xué)玻璃、石材等各種硬脆材料的精密和超精密加工上，卻在很大程度依賴(lài)于研磨、拋光等加工方法，雖然這些方法可以達到很高的精度和極低的表面粗糙度，但加工效率較低，在形狀復雜如非球面零件等的超精密加工方面應用效果有限。陶瓷結合劑金剛石砂輪磨削高脆硬性材料是一種有效的磨削加工方法，相比金屬結合劑金剛石砂輪和樹(shù)脂結合劑金剛石砂輪，具有自銳性好、強度高、磨削效率高、剛性好、磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛應用。
氣孔是影響砂輪磨削性能的重要參數之一，氣孔率、孔徑及其分布對砂輪磨削性能起重要作用，氣孔使冷卻液更便捷的流入工作面，在磨削過(guò)程中起到容屑、排屑的作用，有效防止加工過(guò)程中工件的燒傷和砂輪堵塞，同時(shí)氣孔對砂輪的抗彎強度和洛氏硬度也有很大的影響，因此氣孔的引入有非常重要的意義。陶瓷結合劑金剛石砂輪雖然能由自身顆粒的堆積形成部分空隙，但氣孔粒徑和氣孔率遠不能滿(mǎn)足加工的需求。
新技術(shù)與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
1、本發(fā)明加入氧化鑭稀土金屬氧化物或其他副族金屬氧化物可以有效地優(yōu)化玻璃網(wǎng)絡(luò )結構，提高陶瓷結合劑的強度和硬度等性能，增強金剛石磨具的磨削性能，而氧化鋅的引入則可以增強結合劑對金剛石磨粒的潤濕性；造孔劑核桃殼的加入能提高砂結比，起結構骨架支撐作用，提高磨削效率；
2、新技術(shù)制備的陶瓷結合劑金剛石砂輪剛性較好，磨削過(guò)程中磨具變形較小，工件的加工精度較高；而且是多孔組織結構，修整簡(jiǎn)便，同時(shí)陶瓷結合劑金剛石砂輪內氣孔大小與數量可以通過(guò)加入造孔物質(zhì)進(jìn)行調節，磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件，陶瓷結合劑金剛石砂輪的加工效率較高:使用陶瓷結合劑制備的陶瓷結合劑金剛石砂輪是通過(guò)玻璃或陶瓷類(lèi)物質(zhì)高溫燒結或燒熔條件下將金剛石磨料固結起來(lái)，因此在磨削高溫條件下陶瓷結合劑仍能與金剛石磨料有較好的結合強度，所制陶瓷結合劑金剛石砂輪能適用于較重負荷磨削:
3、制備的陶瓷結合劑有低燒結溫度，能實(shí)現金剛石砂輪的低溫燒成；陶瓷結合劑有與金剛石磨料相匹配的熱膨脹性能，能避免或者降低砂輪工作時(shí)金剛石磨粒與陶瓷結合劑之間產(chǎn)生熱應力，提高結合劑對金剛石磨粒的粘結把持能力:陶瓷結合劑有較高的韌性，適當的韌性能夠保障金剛石磨料微刃的切削作用，提高砂輪磨削時(shí)的抗沖擊力，保證砂輪的形狀穩定性:陶瓷結合劑對金剛石磨料具有良好的潤濕包覆性能，利于提高兩者間的結合強度和砂輪的整體強度；
4、新技術(shù)通過(guò)加入造孔劑核桃殼在砂輪中引入氣孔，使砂輪具有自銳性好、強度高、磨削效率高、剛性好、磨削過(guò)程中不易堵塞和燒傷工件，對高脆硬難加工材料的加工有較高的效率的優(yōu)點(diǎn)：在磨削金屬或合金制品時(shí)，氣孔可以容納部分金屬碎屑，防止金屬碎屑大量存在于砂輪和工件表面麗導致的工件損傷:在砂輪的高速磨削過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的熱量，氣孔的存在可以容納部分的冷卻液，促進(jìn)工件表面冷卻，防止工件表面燒傷:對于強度較高的砂輪來(lái)說(shuō)，氣孔的存在可以有效地促進(jìn)結合劑隨磨鈍的金剛石一起脫落，有助于砂輪自銳性的提高。
