低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具制造技術

本發明專利技術公開了一種低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具，其原料組成及原料質量分數比為：磨料100份，低溫陶瓷結合劑10～30份，臨時粘結劑3～15份，成孔劑5～10份；所述低溫陶瓷結合劑的組成及其原料質量百分比為：43～57%SiO2，2～13%Al2O3，12～25%B2O3，2～10%Na2O，5～12%K2O，1～8%Li2O，1～10%Bi2O3，2～8%MgO。本發明專利技術采用一種含Bi的低溫高強陶瓷結合劑以取代含Pb的結合劑，取代了含Pb材料，該陶瓷結合劑的耐火度低，符合環保要求，適用于高效、高速、高精度的磨削。

【技術實現步驟摘要】
低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具
本專利技術屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及一種采用低溫高強陶瓷結合劑制備的金剛石磨具及其制備方法。
技術介紹
金剛石具有很多優異的性能，例如超高的硬度、高的熱導率以及優異的磨削性能， 采用金剛石制作的磨具是一種高性能的超硬復合材料，在目前社會的高速、高效、高精的機械加工行業有著廣泛應用。雖然金剛石磨料具有很多優越性能，但是其晶體表面有一個空余的鍵未被利用，容易與外來缺電子的原子發生反應。高溫條件下(空氣中為800°C)，當氧與金剛石表面上的碳原子相接觸時，就容易吸收碳原子多余的電子而相互結合成鍵，形成 CO氣體跑掉，使金剛石氧化損耗，甚至喪失加工功能。磨具是由金剛石磨料和結合劑制成的，結合劑的種類主要包括金屬結合劑、樹脂結合劑和陶瓷結合劑。在某種程度上，金剛石磨具的性能是由結合劑的性質決定的。與其它種類的磨具相比，陶瓷結合劑金剛石磨具具有十分獨特的性能，比如低的斷裂韌性、高的強度及彈性模量、可控的氣孔率、好的自銳性及高的保持磨具形狀的能力。目前，金剛石磨具用陶瓷結合劑的發展還不能滿足高的磨削性能的需要，所制備的陶瓷結合劑金剛石磨具的均一性及耐用性還不能達到高標準要求。因此，為了迎合現代精密機械加工工業的需要， 只有通過提高所用的陶瓷結合劑的性能才能保證金剛石磨料的優異性能。近幾年，科研工作者已經對如何提高陶瓷結合劑的性能做了大量的研究。例如含鉛(Pb)的陶瓷結合劑具有比較優異的性能，具有高的結合劑強度和低的熔融溫度，并且廣泛地應用在金剛石磨具中。Bi和Pb位于元素周期表中的相鄰位置，并且Bi3+和Pb2+具有相同的6s2電子層，已經證明了 Bi和Pb具有的一系列相似性；但是對于毒性，Bi相對于Pb 來說是比較安全的，因此，含Bi材料被認為是最能取代含Pb材料的優異材料。在現代社會中隨著人們環保意識的增強，含Pb材料將會逐步被少用直到禁用。基于以上原因，研究取代含Pb的金剛石磨具用陶瓷結合劑是迫在眉睫的，含Bi的陶瓷結合劑是一個比較有前景的金剛石用陶瓷結合劑。
技術實現思路
本專利技術的目的，是提供一種熔融溫度低、強度高、熱膨脹系數低、適合金剛石磨具的含Bi陶瓷結合劑，用來取代含Pb的陶瓷結合劑，以便使金剛石磨具的性能更加優越。本專利技術通過如下技術方案予以實現。—種低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具，其原料組成及其質量分數比為磨料100 份，低溫陶瓷結合劑10 30份，臨時粘結劑3 15份，成孔劑5 10份；所述低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比含量為43 57%Si02，2 13%A1203，12 25%B203，2 10%Na20，5 12%K20，I 8%Li20，I 10%Bi203，2 8%Mg0。所述磨料為金剛石；所述成孔劑為活性炭；所述臨時粘結劑為糊精、石蠟、水玻璃或者硬脂酸；該低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具的制備方法如下(I)按低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比43 57%Si02，2 13%A1203， 12 25%B203, 2 10%Na20, 5 12%K20,1 8%Li20,1 10%Bi203, 2 8%Mg0 ;稱取原料，經過72h球磨混合均勻后，在1000 1300°C下熔融成玻璃熔液，水淬、干燥，再粉碎成玻璃粉， 過250目篩，得到低溫陶瓷結合劑，備用；(2)按照磨料100份，低溫陶瓷結合劑10 30份，臨時粘結劑3 15份，成孔劑 5 10份的質量分數比稱量、配料，然后過篩混合、造粒、再次過篩得到所需的混合原料，備用；(3)將步驟(2)的混合原料用壓機壓制成磨具毛坯；(4)將步驟(3)的磨具毛坯于780°C燒成，保溫時間為2h，升溫速率為3°C /min ；(5)隨爐冷卻至室溫，將燒成的磨具進行清理及修整；(6)進行性能測試。所述金剛石的粒度為80 300目。所述活性炭的粒度為100 250目；該低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具的氣孔率為20% 40%，抗折強度為35 60MPa，洛氏硬度為30 50HRB。具體實施方式本專利技術所涉及的原料均為市售的常規化工原料。下面結合劑具體實施例對本專利技術做進一步描述(I)按低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比43 57%Si02，2 13%A1203， 12 25%B203, 2 10%Na20, 5 12%K20,1 8%Li20,1 10%Bi203, 2 8%Mg0 ;稱取原料，經過72h球磨混合均勻后，在1000 1300°C下熔融成玻璃熔液，水淬、干燥，再粉碎成玻璃粉， 過250目篩，得到低溫陶瓷結合劑，備用；上述工藝參數詳見表I。表I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具，其原料組成及其質量分數比為：磨料100份，低溫陶瓷結合劑10～30份，臨時粘結劑3～15份，成孔劑5～10份；?所述低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比含量為：43～57%SiO2，2～13%Al2O3，12～25%B2O3，2～10%Na2O，5～12%K2O，1～8%Li2O，1～10%Bi2O3，2～8%MgO。?所述磨料為金剛石；?所述成孔劑為活性炭；?所述臨時粘結劑為糊精、石蠟、水玻璃或者硬脂酸；?該低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具的制備方法如下：?(1)按低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比43～57%SiO2，2～13%Al2O3，12～25%B2O3，2～10%Na2O，5～12%K2O，1～8%Li2O，1～10%Bi2O3，2～8%MgO；稱取原料，經過72h球磨混合均勻后，在1000～1300℃下熔融成玻璃熔液，水淬、干燥，再粉碎成玻璃粉，過250目篩，得到低溫陶瓷結合劑，備用；?(2)按照磨料100份，低溫陶瓷結合劑10～30份，臨時粘結劑3～15份，成孔劑5～10份的質量分數比稱量、配料，然后過篩混合、造粒、再次過篩得到所需的混合原料，備用；?(3)將步驟(2)的混合原料用壓機壓制成磨具毛坯；?(4)將步驟(3)的磨具毛坯于780℃燒成，保溫時間為2h，升溫速率為3℃/min；?(5)隨爐冷卻至室溫，將燒成的磨具進行清理及修整；?(6)進行性能測試。...

【技術特征摘要】
1.一種低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具，其原料組成及其質量分數比為磨料100份，低溫陶瓷結合劑10 30份，臨時粘結劑3 15份，成孔劑5 10份； 所述低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比含量為43 57%Si02，2 13%A1203，12 25%B203，2 10%Na20，5 12%K20，I 8%Li20，I 10%Bi203，2 8%MgO。所述磨料為金剛石； 所述成孔劑為活性炭； 所述臨時粘結劑為糊精、石臘、水玻璃或者硬脂酸； 該低溫高強陶瓷結合劑金剛石磨具的制備方法如下 (1)按低溫陶瓷結合劑的原料組分及其質量百分比43 57%Si02，2 13%A1203，12 25%B203, 2 10%Na20, 5 12%K20,1 8%Li20,1 10%Bi203, 2 8%MgO ;稱取原料，經過 72h球磨混合均勻后，在1000 1300°C下熔融成玻璃熔液，水淬、干...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱玉梅，趙加碩，李志宏，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：