[发明专利]一种可精确调控硬度衰减数值的陶瓷结合剂CBN砂轮的制备方法

摘要

本发明公开了一种可精确调控硬度衰减数值的陶瓷结合剂CBN砂轮的制备方法，按重量百分比将16‑20%硼酸、9%碳酸钠、5%碳酸钾、8%氧化铝、4%二氧化钛、54‑58%二氧化硅进行预处理；熔炼结合剂；破碎结合剂；球磨结合剂；按重量百分比将15‑23%结合剂粉末、72‑80%CBN磨料、3%黄糊精粉和2%去离子水倒入磨坛中球磨制备砂轮成型料；砂轮加压干燥成型；烧结砂轮；配制缓冲溶液；利用缓冲溶液调控砂轮硬度制得可精确调控硬度衰减数值的陶瓷结合剂CBN砂轮。本发明使所制备陶瓷CBN砂轮的硬度精确可控，获得不同硬度的适用于磨削不同材质的陶瓷CBN砂轮，提高陶瓷CBN砂轮的磨削性能。

主权项

一种可精确调控硬度衰减数值的陶瓷结合剂CBN砂轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、结合剂原料预处理：按重量百分比将16‑20％硼酸、9％碳酸钠、5％碳酸钾、8％氧化铝、4％二氧化钛、54‑58％二氧化硅倒入第一球磨坛中，按球料质量比为1.2:1的比例加入刚玉球磨球后，球磨30min得到预处理后的结合剂原料，其中第一球磨坛自转速度为30r/min，第一球磨坛直径为400mm，直径为50mm的刚玉球磨球占30％，直径小于50mm的刚玉球磨球占70％；S2、熔炼结合剂：将坩埚炉以3‑5℃/min的升温速度升温到1350℃，倒入预处理后的结合剂原料，待炉温再次升到1350℃后，保温0.5小时得到熔化结合剂，将熔化结合剂进行水淬得到陶瓷结合剂碎块，其中结合剂预处理原料的体积和坩埚内容积的比为4：5；S3、破碎结合剂：将陶瓷结合剂碎块置于第二球磨坛中，按球料质量比为1.2:1的比例加入刚玉球磨球后，再加入水后球磨24小时，取出倒入盛料盘中得到结合剂浆料，其中水与陶瓷结合剂碎块的重量比为1:1，第二球磨坛自转速度为30r/min，第二球磨坛直径400mm，直径为50mm的刚玉球磨球占30％，直径在20‑50mm的刚玉球磨球占40％，直径小于20mm的刚玉球磨球占30％；S4、球磨结合剂：将结合剂浆料干燥后得到结合剂料块，干燥温度为120℃，再将结合剂料块置于第三球磨坛中，按球料质量比为1.2:1的比例加入刚玉球磨球后，球磨4小时后取出并过180#筛网得到结合剂粉末，将结合剂粉末置于密封的容器中，其中第三球磨坛自转速度为30r/min，第三球磨坛直径为400mm，直径为50mm的刚玉球磨球占30％，直径小于50mm的刚玉球磨球占70％；S5、制备砂轮成型料：按重量百分比将15‑23％结合剂粉末、72‑80％CBN磨料、3％黄糊精粉和2％去离子水倒入第四球磨坛中，按球料质量比0.8:1的比例加入刚玉球磨球后，球磨1小时取出并过40#筛网后密封保存得到砂轮成型料，其中第四球磨坛自转速度为30r/min，第四球磨坛直径400mm，直径为40mm的刚玉球磨球占30％，直径小于40mm的刚玉球磨球占70％；S6、砂轮成型：将砂轮成型料过60#筛网后投入到模具中，加压成型，保压1min后得到砂轮素坯A，将砂轮素坯A水平放置于SiC棚板上，室温下放置24小时后，再干燥12小时得到砂轮素坯B，其中干燥温度为70℃；S7、烧结砂轮：将SiC棚板和放置SiC棚板上的砂轮素坯B放入井式炉中，以3‑5℃/min的升温速率升温至500‑550℃，保温1‑2小时，再以2‑4℃/min的升温速率升温至800‑850℃，保温1.5‑2小时，停止加热使井式炉自然冷却，当炉温低于150℃时打开炉门继续冷却，当炉温低于70℃时取出得到砂轮坯体；S8、配制缓冲溶液：将碳酸钠加入到去离子水中配制成第一溶液，将硼砂加入到去离子水中配制成第二溶液，将第一溶液和第二溶液按体积比973:27混合均匀得到缓冲溶液，第一溶液中碳酸钠与去离子水的质量比为52:9948，第二溶液中硼砂和去离子水的质量比为19:981；S9、调控砂轮硬度：将烧结后的砂轮坯体在工具磨床上进行预加工后，在洛氏硬度仪上测量砂轮的原始HRB硬度，CBN砂轮原始硬度为X1，砂轮目标硬度为X2，砂轮的浸泡时间为t，根据公式小时得到砂轮所需浸泡的时间，将缓冲溶液倒入容器中，缓冲溶液水浴加热至50℃后维持温度，将砂轮浸没在缓冲溶液中t时间后，捞出CBN砂轮用去离子水冲洗至中性，烘干后得到可精确调控硬度衰减数值的陶瓷结合剂CBN砂轮，其中烧结后的砂轮与缓冲溶液的体积比为1:20。