[发明专利]一种微晶玻璃陶瓷结合剂及用其制备CBN砂轮的方法

说明书

本发明涉及一种微晶玻璃陶瓷结合剂，其由下述重量百分比的原料组成：SiO₂45－58%，Al₂O₃4－10%，Li₂O 5－8%，Na₂O 2－4%，B₂O₃12－19%，MgO 2－4%，ZnO 1－3%，CaO 1－2%，ZrO₂2－4%，MgF₂8－11%。本发明微晶玻璃陶瓷结合剂具有烧成温度低，晶体颗粒细小（2‑6μm）的特点；利用该结合剂制备所得的CBN砂轮强度高，抗折强度为100‑160MPa，抗冲击强度为10‑20KJ/m²；性能稳定，能满足200m/s以上超高速磨削使用。

技术领域

本发明属于砂轮制备技术领域，属于涉及一种陶瓷结合剂，尤其涉及一种高强度微晶玻璃陶瓷结合剂及用其制备超高速CBN（立方氮化硼）砂轮的方法。

背景技术

随着现代化加工效率以及加工精度要求的越来越高，陶瓷结合剂CBN砂轮被广泛应用于汽车零部件、轴承、电子、航空航天等行业。砂轮中磨料颗粒之间靠结合剂作桥连接，陶瓷结合剂性能的好坏直接关系到陶瓷CBN砂轮的使用效果。因此，陶瓷结合剂是研究陶瓷CBN砂轮的关键因素之一。国外，陶瓷结合剂配方主要以化学成分进行配比，国内的早期陶瓷结合剂配方以长石、粘土、硼玻璃、石英等矿物成分以及外加助熔剂进行配比，但由于矿物产地不同，成分也有差异，所以国内目前也有人开始采用化学成分进行配比。根据实际应用情况，目前国内外采用较为成熟的有SiO₂-ZnO-B₂O₃系玻璃，R₂O-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃（R₂O为碱金属氧化物Li₂O、Na₂O、K₂O中的一种或几种），SiO₂-Al₂O₃-TiO₂-BaO-B₂O₃系玻璃等，但是上述的这些结合剂性能还有很多方面有待提高，同时利用其生产出的砂轮产品稳定性也较差。

近年来，超高速精密磨削加工成为一种集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术。磨削加工时的线速度已提高到150～200m/s，甚至在200m/s以上，传统的陶瓷结合剂由于本身强度有限，且对金刚石的把持力较低，导致加工过程中CBN磨粒脱落太快，已经无法满足高效率的加工。因此，高强度的新型微晶玻璃陶瓷结合剂就成为新的研究方向。微晶玻璃是指将加有成核剂的特定组成的基础玻璃在一定温度下进行热处理，在玻璃内部均匀析出大量微小晶体，填充于玻璃相中。微晶玻璃具有机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀等特点，兼具玻璃和陶瓷的优异性能。

中国发明专利申请200710150757.9公开了一种“低温高强微晶玻璃陶瓷结合剂”，文中所述的微晶玻璃结合剂成分为40-70%SiO₂，5-25%B₂O₃，2-5%Al₂O₃，2-15%Na₂O，2-5%K₂O，2-4%MgO，2-4%CaO，1-10%Li₂O，2-5%ZrO₂，2-5%Sb₂O₃。虽然该申请中主要强调高强度，砂轮线速度可以达到160m/s，但是该申请只给出了析晶温度，制备微晶玻璃最关键的的升温曲线及晶化温度、核化温度均没有具体指出。