陶瓷pcd砂輪的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種砂輪的制造方法，尤其涉及一種陶瓷P⑶砂輪的制造方法。
【背景技術】
[0002]由金剛石(以下簡稱PCD)制成的磨粒，其硬度高，與立方氮化硼磨粒一樣統稱為超硬磨料。PCD磨粒廣泛用于磨削硬質合金材料和PCD或CBN刀粒的砂輪制造。可PCD磨粒在砂輪制造中，于950°C以上高溫燒成時易變質，因此，必須使用低融點的結合劑，在950°C以下溫度燒成時則不變質。另外，我們還知道在650?950°C燒成，能獲得最高強度的砂輪，并且與磨粒的濕潤性好，上述結合劑為硼玻璃結合劑。
[0003]另外，在使用硼玻璃作結合劑時，若燒成溫度低，則會產生方英石。這是因為硼玻璃(Na20-B203-Si02)會分解成兩相(Na20_B203和Si02)，熱處理不當所致。由于方英石為Si02的結晶化物，其在100?200°C時體積會急劇膨脹，因此以硼玻璃作為結合劑燒制的PCD砂輪易產生裂紋，砂輪強度大大變弱，使得用硼玻璃結合劑的陶瓷結合劑PCD砂輪的制造變得很困難。
[0004]現有技術中，已知可以采用莫來石(鋁硅礦物)抑制方英石的生成，但加入莫來石，使砂輪機械強度提高不明顯，砂輪的抗拉強度也不能有效提高。
[0005]因此，如何有效提高PCD砂輪的機械強度和抗拉強度，是本領域急需解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明公開了一種陶瓷PCD砂輪的制造方法，該方法可以達到有效提高砂輪機械強度和抗拉強度的目的。
[0007]本發明的陶瓷P⑶砂輪的制造方法，包括如下步驟:
[0008]在金剛石磨粒中加入硼玻璃；加入硼酸鋁晶須；在650?950°C的燒結溫度下燒結。
[0009]優選的，硼酸鋁晶須的添加量最好是相對于硼玻璃結合劑和該晶須的總量(重量)在5?30%范圍內。
[0010]優選的，還可以在結合劑中加入臨時結合劑50%糊精液。
[0011]優選的，在金剛石磨粒中可加入碳化硅，剛玉磨粒，或者SG磨粒(凝膠燒結法制造的剛玉質磨粒)。
[0012]優選的，P⑶磨粒采用磨粒率5?54容量％，其它磨粒的磨粒率為O?40容量％。
[0013]優選的，燒結溫度為750?850 °C。
[0014]本發明的陶瓷PCD砂輪的制造方法，在硼玻璃結合劑中加入硼酸鋁晶須，抑制方英石的生成，以此達到提高砂輪機械強度和抗拉強度的目的。
[0015]本發明的陶瓷P⑶砂輪的制造方法，由于硼酸鋁晶須的熱膨脹系數為4.7X10E-6,與P⑶的熱膨脹系數3.5X10E-6,比較接近，因此，加熱燒成時不會產生裂紋等不良情況，可謀求抗拉強度等機械強度的提高。在硼酸鋁晶須中除含有硼酸鋁外，還含有β-SiC，f3-Si3N4，鈦酸鉀，氧化鎂，氧化鋅等。采用各成分組成反復試驗，經研宄，我們認為是SiC和Si3N4比硼酸鋁晶須的抗拉強度大，從試驗用的圓片膨脹情況判斷，認為是它與結合劑反應，分解而造成的。
【具體實施方式】
[0016]為了使本領域技術人員更清楚的理解本發明的技術方案，下面通過【具體實施方式】對本發明進一步說明。
[0017]本發明的陶瓷P⑶砂輪的制造方法，包括如下步驟:
[0018]在金剛石磨粒中加入硼玻璃；加入硼酸鋁晶須；在650?950°C的燒結溫度下燒結。
[0019]優選的，硼酸鋁晶須的添加量最好是相對于硼玻璃結合劑和該晶須的總量(重量)在5?30%范圍內。
[0020]優選的，還可以在結合劑中加入臨時結合劑50%糊精液。
[0021]優選的，在金剛石磨粒中可加入碳化硅，剛玉磨粒，或者SG磨粒(凝膠燒結法制造的剛玉質磨粒)。
[0022]優選的，P⑶磨粒采用磨粒率5?54容量％，其它磨粒的磨粒率為O?40容量％。
[0023]優選的，燒結溫度為750?850 °C。
[0024]如上所述，本項目是以在硼玻璃結合劑中添加硼酸鋁晶須為特征的一項發明。
[0025]硼玻璃結合劑通常以重量計，其化學組成為Si0240?70%，A12032?20%，K20，Na20，Li20等堿金屬氧化物3?17%，CaO, MgO, ZnO, BaO等堿土金屬的二價金屬氧化物I?14%，B20315?30%所組成。
[0026]加入結合劑中的是硼酸鋁(9A1203 2B203)晶須。
[0027]所謂晶須就是胡須狀結晶，通常定義為斷面積在8X10_5in2以下，長度為斷面平均直徑10倍以上的單結晶。
[0028]把它添加于陶瓷，塑料，金屬材料中，可提高材料的機械強度，耐腐蝕性。使之形成完整的結晶，達到接近理論強度的抗拉強度。
[0029]其它的晶須的抗拉強度比硼酸鋁晶須的弱，而且認為MgO和ZnO等二價金屬溶于結合劑中，使結合劑變質，所以采用其它晶須制造磨具不適宜。
[0030]采用硼酸鋁晶須雖然能夠抑制硼玻璃結合劑燒成時的方英石結晶的生成，我們認為這種晶須能抑制方英石結晶的生成是硼酸鋁晶須中的氧化鋁成分溶于硼玻璃結合劑中，在Si02的網狀結構里形成了 A104的四面體。本發明不拘限于此理論。
[0031]硼酸鋁晶須的添加量最好是相對于硼玻璃結合劑和該晶須的總量(重量)在5?30%范圍內。若不足5%時，則抑制方英石生成的作用不足，而超過30%時，磨粒與結合劑的濕潤性降低。
[0032]另外，硼玻璃結合劑中除添加硼酸鋁晶須外，還可以在結合劑中加入臨時結合劑50%糊精液。使用這樣的結合劑，在制造砂輪時，主要用金剛石(PCD)磨粒。
[0033]但依據需要，除此磨粒外，還可加入碳化硅，剛玉磨粒，或者SG磨粒(凝膠燒結法制造的剛玉質磨粒)。這種場合，P⑶磨粒采用磨粒率5?54容量％，其它磨粒的磨粒率為O?40容量％。當使用上述磨粒和結合劑制造砂輪時，既可單一采用CBN磨粒，又可PCD磨粒和其它磨粒同時與加入硼酸鋁晶須的硼玻璃結合劑混合，成型，于650?950°C溫度范圍內，在空氣氣氛或非活性氣氛(例如氮氣氛)下燒成。其溫度最好在750?850°C的范圍內。
[0034]實施例1
[0035](A)圓片尺寸:10.5 X T12 (mm)
[0036]⑶投入重量:1.5g
[0037](C)燒成條件:
[0038]最高溫度800°C (空氣氣氛)
[0039]室溫一550°C 6.5 小時
[0040]550 0C ^ 600 0C 3.0 小時
[0041]600 0C ^ 800 0C 2.0 小時
[0042]最高溫度800°C保持7.0小時
[0043]800 0C ^ 400 0C自然冷卻約7.0小時
[0044]400 °C —室溫強制冷卻約2.5小時
[0045]最高溫度800°C (氮氣氣氛)
[0046]室溫一550 °C 7.5小時(空氣氣氛)
[0047]550 0C ^ 600 0C 3.0 小時(空氣氣氛)
[0048]600°C保持1.5小時(置換為氮氣氣氛)
[0049]600 0C ^ 800 0C 2.0 小時(氮氣氣氛)
[0050]最高溫度800°C保持7.0小時(氮氣氣氛)
[0051]800 0C ^ 400 0C自然冷卻約7.0小時(氮氣氣氛)
[0052]400 °C —室溫強制冷卻約2.5小時(空氣氣氛)
[0053]實施例2
[0054](A)圓片尺寸:25.4 X T20 (mm)
[0055](B)投入重量:15g
[0056](C)燒成條件:
[0057]最高溫度800°C (空氣氣氛)
[0058]室溫一550°C 7.5 小時
[0059]550 0C ^ 600 0C 3.0 小時
[0060]600 0C ^ 800 0C 2.0 小時
[0061]最高溫度800°C保持7.0小時
[0062]800 0C ^ 400 0C自然冷卻約7.0小時
[0063]400 °C —室溫強制冷卻約2.5小時
[0064]依據實施例2所列條件，把實施例1的試驗結合劑I和3燒成的試樣切割出5X5X20 (mm)樣塊，以5.5 °C/min的溫速升溫，用理學電機(株)制造的熱膨脹測定儀(TAS100)測定了熱膨脹的變化。其結果，試驗結合劑I在100?20°C之間有急劇熱膨脹現象，而試驗結合劑3在相同的100?20°C之間則沒有急劇熱膨脹現象。認為這種現象是方英石影響的緣故。
【主權項】
1.一種陶瓷P⑶砂輪的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 在金剛石磨粒中加入硼玻璃結合劑；加入硼酸鋁晶須；在650?950°C的燒結溫度下燒結。
2.如權利要求1所述的陶瓷PCD砂輪的制造方法，其特征在于，硼酸鋁晶須的重量相對于硼玻璃結合劑和硼酸鋁晶須的總重量在5?30%范圍內。
3.如權利要求1所述的陶瓷PCD砂輪的制造方法，其特征在于，在硼玻璃結合劑中加入臨時結合劑，該臨時結合劑為50%糊精液。
4.如權利要求1所述的陶瓷PCD砂輪的制造方法，其特征在于，在金剛石磨粒中加入碳化娃磨粒或者剛玉磨粒。
5.如權利要求4所述的陶瓷PCD砂輪的制造方法，其特征在于，金剛石磨粒的磨粒率為5?54容量％，碳化硅磨粒或者剛玉磨粒的磨粒率為O?40容量％。
6.如權利要求1所述的陶瓷PCD砂輪的制造方法，其特征在于，燒結溫度為750?850。。。
【專利摘要】本發明公開了一種陶瓷PCD砂輪的制造方法，包括如下步驟：在金剛石磨粒中加入硼玻璃；加入硼酸鋁晶須；在650～950℃的燒結溫度下燒結。該方法可以達到有效提高砂輪機械強度和抗拉強度的目的。
【IPC分類】B24D18-00, B24D3-18, C03C14-00
【公開號】CN104526591
【申請號】CN201410828719
【發明人】廖云建
【申請人】廖云建
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月29日