Na_2O含量对金刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响
对比陶瓷结合剂CBN砂轮和金刚石砂轮的应用区别与特点
对比陶瓷结合剂CBN砂轮和金刚石砂轮的应用区别与特点
立方氮化硼CBN和人造金刚石作为超硬材料应用的典型被研制成各种不同用途的超硬工具制品,主要有磨具、刀具、钻具、锯切工具、修整工具等等,在国防工业、电子信息、航空工业、光学领域等方面有着广泛的应用,尤其在磨削加工领域更起着举足轻重的作用。
众所周知,磨削加工被誉为工业的牙齿,对机械加工,特别是精密加工起着极为重要的作用。
金刚石磨具在磨削加工业发展的早期已被广泛的使用,成为磨削加工业发展到额主导产品。
但随着机械精密加工和高速磨削的发展以及金刚石磨具自身存在无法克服的缺陷,比如金刚石在450°C以上容易与铁族金属元素Fe、Co、Ni、Mn等发生扩散磨削和粘合磨损,致
使金刚石磨具在一些高技术领域中的应用受到了限制。
但是新型超硬材料CBN,恰好贴补了金刚石这一空缺。
CBN磨具对于黑色金属,特别是硬度高,韧性大,高温强度高,热传导率低的材料具有良好的磨削性能,解决了硬而韧的难磨材料的加工问题。
尤其是陶瓷结合剂CBN磨具现已在汽车、轴承、机床、磨具、航天和军工行业中得到了应用,而且应用领域不断扩大,具有广泛的应用前景。
使用陶瓷结合剂CBN磨具的另一个显著优点是可以大大提高生产率。
CBN磨具优异的切削性能使得CBN磨具磨削时进给速度可以比刚玉磨具高70%,而且不会产生过量的磨削热。
CBN磨具所需修整次数仅为刚玉磨具的1/100,寿命也比刚玉磨具长20-30倍。
并且陶瓷
CBN磨具与普通刚玉磨具使用成本对比,陶瓷结合剂CBN磨具在大批量、高效率加工中生产成本更低,经济效益更大。
RO及R_2O对金刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响
RO及R_2O对金刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响陶瓷结合剂金刚石砂轮广泛应用于各个领域,本文针对不同碱金属以及碱土金属氧化物对陶瓷结合剂性能的影响作出了研究。
首先探索SiO<sub>2</sub>/B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的比例对结合剂性能的影响,控制结合剂的烧结温度以及热膨胀系数,然后研究了不同碱土金属氧化物和碱金属氧化物对陶瓷结合剂性能的影响。
通过X-ray衍射、SEM、三点抗弯、轴向压缩等测试方法对制备的样品进行了物相分析、显微结构考察及抗折强度、抗压缩强度等相关性能的测试。
实验结果表明:随着B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>相对含量的增多,结合剂的烧结温度、抗折强度降低,SiO<sub>2</sub>和B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的比例为53:20(wt.%)时的结合剂抗折强度为136 MPa,热膨胀系数为6.74×10<sup>-6</sup>/℃,主要物相为玻璃相。
添加等质量百分比的碱土金属氧化物结合剂的各项性能差别不大,主要物相皆为玻璃相,其中添加SrO的陶瓷结合剂烧结后析出?-石英固溶体较多。
将压缩实验中最大弹性应变和极限破坏应变的比值作为脆性系数、维氏硬度和断裂韧性的比值作为脆性值、抗压强度和抗冲击强度作为脆度。
这三种评定方式得到相似的结论,即含有SrO的结合剂的脆性较好。
其与金刚石的润湿结合状态良好。
将Li<sub>2</sub>O、Na<sub>2</sub>O、K<sub>2</sub>O三种碱金属氧化物两两等质量混合,Na<sub>2</sub>O与K<sub>2</sub>O等质量混合后的结合剂的烧结温度较高。
金刚石砂轮树脂结合剂含量
金刚石砂轮树脂结合剂含量金刚石砂轮树脂结合剂含量对砂轮性能的影响金刚石砂轮作为一种重要的磨削工具,在其制备过程中,树脂结合剂的含量对砂轮的性能产生着显著的影响。
以下将探讨树脂含量对砂轮气孔率、硬度、抗压强度、磨削比以及对硅片表面质量的影响。
气孔率的影响:结合剂含量在一定范围增大时,砂轮的气孔率呈下降趋势。
这是因为适量的结合剂能够填充磨料颗粒之间的空隙,减小气孔的形成。
然而,当结合剂含量超过一定浓度时,气孔率趋于稳定,变化不大。
硬度的影响:随着结合剂含量的增加,砂轮的硬度也呈上升趋势。
这是因为结合剂在一定程度上影响砂轮的结合力,增加了对磨粒的把持力。
这种情况下,即使金刚石数量相同,树脂结合剂的增加也使得硬度提高。
抗压强度的影响:在一定范围内,随着树脂结合剂的增多,砂轮的破碎力增大,抗压强度逐渐提高。
这是由于树脂结合剂的增加增强了对磨粒的把持力,从而提高了整体的抗压强度。
磨削比的影响:砂轮树脂结合剂的增加导致砂轮的磨削比提高,即在相同条件下能够更有效地进行磨削。
然而,当结合剂含量超过一定范围时,磨削比的增速开始放缓,可能出现不同程度的饱和现象。
对硅片表面质量的影响:树脂结合剂的含量对硅片表面质量同样产生重要影响。
适量的结合剂有助于提高砂轮的磨削效率,从而改善硅片的表面质量。
然而,过量的结合剂可能导致砂轮性能的饱和,对硅片表面质量的提升效果不再显著。
总体而言,树脂结合剂在金刚石砂轮中的含量调节对砂轮性能具有重要意义。
合理的结合剂含量可以优化砂轮的气孔率、硬度、抗压强度等性能,提高磨削效率,为工业生产和加工提供更加可靠的磨削工具。
在实际应用中,需要根据具体的工艺和要求精确调控结合剂含量,以达到最佳的砂轮性能。
CBN砂轮陶瓷结合剂研究中的若干关键问题
文章编号:1005-7854(2006)01-0033-05CBN 砂轮陶瓷结合剂研究中的若干关键问题吕 智1,3,陈国华2,徐西鹏1(1 华侨大学机电及自动化学院,福建泉州362021;2 桂林电子工业学院材料科学与工程系,桂林541004;3 桂林矿产地质研究院,桂林541004)摘 要:为了提升我国陶瓷CBN 砂轮的应用开发水平,分析讨论了国内外陶瓷CBN 砂轮结合剂的研究现状,基于陶瓷CBN 砂轮高速磨削和金属去除率高的特点,认为制造陶瓷CBN 砂轮应同时遵循复合材料制备原理和磨削原理,并提出陶瓷结合剂研究开发中亟待解决的一些关键问题。
关键词:陶瓷结合剂;陶瓷CBN 砂轮;复合材料;中图分类号:TG706 文献标识码:ASOM E KEY PRO BLEM S IN THE ST U DY OF V IT RIFIEDBON DS FOR CBN WH EELSL Zhi 1,C H EN G uo hua 2,X U X i p eng1(1 College of Mechanical Engineer ing and A utomation ,H uaqiao University ,Quanz hou 362021,Fuj ian,China ;2 Dep ar tment of M ater ials Science and Engineering,Guilin University ofElectr onic T echnology ,Guilin 541004,China;3 Guilin Geology I nstitute of Mineral r esource,Guilin 541004,China)ABSTRAC T:In order to raise the level in the development and application of vitrified bond CBN w heels in Chi na,the current status of researching of vitrified bonds for CBN grinding w heels w ere discussed Based on its fea tures of high speed g rinding and high removal rate grinding,the fact w as pointed out that both the principles of fabricating composites and grinding should be follow ed during the manufacture of vitrified bond CBN grinding w heels Some key problems needed to be solved urg ently in the development of the v itrified bonds w ere also put forwardedKEY WORDS:V itrified bond;CBN grinding w heels;Composites;收稿日期:2005-11-17基金项目:广西科学基金2003010作者简介:吕 智,教授级高工,长期从事超硬材料研发工作。
不同添加物对金属结合剂金刚石超薄砂轮胎体性能的影响
硬度, 提高 了胎体耐磨性 ; 石墨与 陶瓷造孔 剂降低了胎体硬度 , 提高 了超薄砂 轮 的锋 利度 ; 酚醛树 脂和 N a C 1 有造孔作 用 , 有利于磨
削排 屑和出刃 。 关键词 : 金 刚石砂轮 ; 造孔剂 ; 胎 体性 能 ; 锋利度
中图分类号 : T G 1 1 5 文 献 标 识 码 :A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 0 2 5 3 - 6 0 9 9 . 2 0 1 3 . 0 3 . 0 3 1
( 1 . C h a n g s h a R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g a n d Me t a l l u r g y C o L t d ,C h a n g s h a 4 1 0 0 1 2,H u n a n ,C h i n a ;2 . S c h o o l f o
h a r d n e s s b u t i mp r o v e d t h e s h a r p n e s s o f b o d y ,Na C1 a n d p h e n o l i c r e s i n h a d p o r e — f o r mi n g e f f e c t ,w h i c h w a s h e l p f u l t o g i r n d i n g c h i p r e mo v a l a n d g r a i n p r o t r u s i o n . Ke y wo r d s :d i a mo n d g r i n d i n g w h e e l ;p o r e -  ̄r mi n g a g e n t ;p r o p e t r y o f wh e e l b o d y;s h a r p n e s s
不同添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响
I n f l u e n c e o f Di f f e r e n t Ad d i t i v e s o n Pe r f o r ma n c e o f Ce r a mi c Di a mo n d Gr i nd i ng Wh e e l
( 郑州磨料磨具磨削研究所有限公 司, 河南 郑 州 4 5 0 0 1 3 )
摘
要: 文章 研 究 了硼 酸 铝 晶 须 、 铝粉 含 量 对 陶 瓷 结 合 剂 、 陶 瓷金 刚 石 砂 轮 的 物 理 性 能 及 磨 削性 能 的 影 响 。
研 究发现 , 添 加 剂 的 引 入 会 降 低 结 合 剂 的流 动 性 , 5 wt 铝 粉使 结合剂 的流动性提 高了 1 5 . 6 ; 添 加 剂 的
第 2 9 卷 第 1 期 2 0 1 7年 2月
超 硬 材 料 工 程
S UPE RHARD M ATERI AL ENGI NEE RI NG
Vo1 . 29 Fe b. 2 O17
不 同 添 加 剂 对 陶 瓷 金 刚 石 砂 轮 性 能 的 影 响
郜 永 娟 ,李 克 华 ,苏 鸿 良 , 刘 权 威 ,史 林 峰 ,韩 雪 ,赵 秀香
GAO Yo n g — j u a n。L I Ke — h u a ,S U Ho n g — l i a n g,Li U Qu a n — we i ,
SHI I i n — f e ng。H AN Xue,ZHA O Xi u— x i a n g
金刚石磨具用陶瓷结合剂及成型技术的研究
金刚石磨具用陶瓷结合剂及成型技术的研究金刚石是自然界最硬的材料,同时具有很高的强度和耐磨性,因而被制成磨削工具,用于加工其它难加工的材料,如硬质合金、金刚石复合片、陶瓷材料等。
由于金刚石高温下稳定性差,容易被氧化,使金刚石晶体受到破坏,导致磨具的磨削性能大幅度降低,因此,研制新型金刚石磨具就成为磨削应用领域的一个研究重点。
目前,金刚石磨具常用的结合剂种类有树脂、金属和陶瓷等。
其中,陶瓷结合剂金刚石磨具具有其他种类磨具无可比拟的优点,如加工效率高、形状保持性好、刚性好、加工成本低等,具有非常好的应用前景。
金刚石磨具要求陶瓷结合剂低熔点、高强度和低热膨胀系数等,以满足磨具的低温烧成,节约能源,及在低温烧结下具有一定的强度。
金刚石磨具的成型工艺在超硬材料制品行业中一直是个薄弱环节,不被人们所重视。
冷等静压成型工艺制备的坯体密度高而均匀,可以解决传统成型工艺过程中形成的组织不均匀和裂纹等结构缺陷问题,为进一步加工提供了不可估量的保证作用。
因此,寻求低熔融温度、高强度、低热膨胀系数的陶瓷结合剂和探索冷等静压成型工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响是本论文研究的目的。
论文以Al2O3-B2O3-SiO2系中加入三元碱为基础陶瓷结合剂(编号1#),在基础陶瓷结合剂中,再添加碱土金属氧化物MgO、ZnO和氟化物CaF2(编号2#),及在2#陶瓷结合剂中,再添加稀土氧化物CeO2(编号3#),研究添加剂对金刚石磨具用陶瓷结合剂性能和结构的影响。
采用上述某种陶瓷结合剂,研究了冷等静压成型工艺、配方和烧结工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响,综合分析后,优选出性能较好的陶瓷结合剂金刚石磨具配方和烧结工艺,在单向冷压、双向冷压和冷等静压三种不同成型工艺下制备成规格为D45W5砂轮,进行模拟磨削试验,系统地分析了成型工艺因素对砂轮磨削性能的影响。
研究结果表明:(1)增大陶瓷结合剂的碱土金属用量,可以明显提高陶瓷结合剂的力学性能,显著降低陶瓷结合剂的熔融温度,且陶瓷结合剂的热膨胀系数从6.61×10-6/℃降到5.37×10-6/℃。
陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备研究
砂轮的硬度表征的是结合剂与金刚石的结合强 度。理论上讲, 烧结温度越高结合剂的流动性越好, 一 方面, 可以提高结合剂与金刚石之间的润湿性; 另一 方面可及时排出结合剂中的气孔, 提高结合剂对磨料 的把持力。故试样的硬度值在一定范围内随温度的升
8
图 8 不同结合剂含量试样表面微观结构 F ig. 8 M icro structu res of sam p le su rface w ith
differen t bond con ten t
烧结体中的气孔主要来源于两个方面: 一方面是有机 粘结剂在高温下分解产生气体, 留下气孔; 另一方面 是结合剂与金刚石起反应, 在一定烧结温度下, 结合 剂含量越高烧结体中液相越多, 产生的气体越难排 出, 容易残留在烧结体内产生大量气孔。
5
金属结合剂砂轮不同, 陶瓷结合剂金刚石砂轮须通过 烧结制备, 因此烧结温度成为影响其性能的一个很重 要因素。一个性能优异的陶瓷结合剂金刚石砂轮应当 是在金刚石粒度、烧结温度及结合剂含量上均取得一 个平衡的结果。对其进行研究可以对砂轮的生产起指 导性作用, 有利于提升其性能。
2 试验
2. 1 试验步骤 采用实验室用某结合剂与不同粒度的工业金刚
3. 1 金刚石粒度对砂轮性能的影响 图1 为1# 、2# 和3# 试样的洛氏硬度值, 由图可
知当砂轮中结合剂含量一定时, 其随金刚石粒度的增 大而减小。 图 2 分别为 2# 、3# 试样的表面微观结构 图。由图2 (a) 可知该试样已经明显发泡, 而图2 (b) 中 试样结合剂与金刚石结合较好, 未有发泡迹象。 一般
磨床砂轮 选型技术参数
磨床砂轮选型技术参数磨床砂轮是一种用于磨削金属工件的切削工具,广泛应用于制造业中的精密磨削加工过程中。
选型磨床砂轮时,需要考虑一些关键的技术参数,以确保所选择的砂轮能够满足具体工件的加工要求。
下面将详细介绍磨床砂轮的选型技术参数。
1.形状和尺寸磨床砂轮的形状和尺寸是选择砂轮的首要考虑因素之一。
常见的砂轮形状包括平盘砂轮、碗形砂轮、圆柱砂轮、圆锥砂轮等。
砂轮的尺寸通常由外径、内径和厚度决定。
选择砂轮尺寸时,需要根据工件的尺寸、形状和加工要求进行合理的计算和选择。
2.结构和硬度砂轮的结构和硬度对磨削效果和使用寿命具有重要影响。
结构可以分为开孔砂轮和密闭砂轮两种类型。
开孔砂轮通常用于对散热要求较高的磨削工艺,而密闭砂轮则适用于对磨削精度要求较高的工艺。
硬度可以分为软砂轮和硬砂轮两种类型。
软砂轮适用于对工件材料要求不高的磨削工艺,而硬砂轮适用于对工件材料要求较高的磨削工艺。
根据具体工件的材料和加工要求,选择合适的砂轮结构和硬度以获得最佳的磨削效果。
3.砂粒尺寸和密度砂轮的砂粒尺寸和密度是影响磨削效果和表面质量的重要因素。
砂粒尺寸主要由砂轮的砂粒编号表示,通常分为粗砂、中砂和细砂。
粗砂适用于磨削速度快、切削力较大的粗加工工艺,细砂适用于磨削精度高、表面质量要求较高的精加工工艺。
砂轮的砂粒密度表示砂粒在砂轮中的分布情况,砂粒密度越大,砂轮的切削效率和磨削精度越高。
选择合适的砂粒尺寸和密度可以提高工件的加工效率和加工质量。
4.结合剂类型和含量砂轮的结合剂类型和含量对砂轮的抗磨性和耐热性有重要影响。
结合剂主要分为陶瓷结合剂、树脂结合剂和金属结合剂三种类型。
陶瓷结合剂适用于高温加工工艺,树脂结合剂适用于一般加工工艺,金属结合剂适用于重切削和高速磨削工艺。
结合剂的含量越高,砂轮的刚性越好,但对砂轮的切削能力和散热能力也会产生一定影响。
根据具体加工要求,选择适合的结合剂类型和含量可以提高砂轮的使用寿命和加工质量。
5.转速和冷却液砂轮的转速和冷却液是磨床砂轮选型中需要考虑的技术参数。
树脂结合剂金刚石砂轮设计及应用
树脂结合剂金刚石砂轮设计及应用刘伟;刘一波;尹翔;葛科【摘要】树脂结合剂金刚石砂轮(resin bond diamond grinding wheel)由于具有自锐性好、胎体柔性和易于修整等特点而广泛用于各种难加工材料精密加工.文章主要就树脂结合剂金刚石砂轮的设计思路、性能影响因素以及加工应用进行简单综述,最后对提高我国树脂结合剂金刚石砂轮性能提出了几点建议.【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2016(028)004【总页数】4页(P47-50)【关键词】树脂结合剂;金刚石砂轮;精密加工;修整【作者】刘伟;刘一波;尹翔;葛科【作者单位】安泰科技股份有限公司,北京100081;北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司,北京 102200【正文语种】中文【中图分类】TQ164树脂结合剂超硬材料工具主要是以金刚石或cBN为磨料,以树脂粉为粘接剂,加入适当的填充材料,经过配方设计、称混料、热压成型、二次固化、后续加工处理等工艺过程制成的适用于不同磨削要求的超硬工具[1]。
与陶瓷结合剂或金属结合剂超硬磨具相比,它具有制造工艺简单,原材料易得,成本低等特点,且能够大量适用低品质超硬磨料,加工对象广泛,如各种难加工钢材、硬质合金、玻璃、陶瓷、石材等。
由于树脂超硬磨具在磨削过程中具有较好的自锐性,不易堵塞,磨出的工件具有表面质量好,砂轮易于修整等优点而得到广泛的应用。
树脂金刚石工具所用的树脂结合剂主要分为酚醛树脂和聚酰亚胺树脂两大类,其种酚醛树脂金刚石工具实际工作温度不超过120℃,聚酰亚胺树脂耐热性稍好,可在260℃下长期使用。
由于聚酰亚胺树脂的价格相对昂贵,尤其是近年来科学家对酚醛树脂进行改性使其实际工作温度也能到达200℃以上,如英国Advanced Resins Limited 公司的939P,故酚醛树脂的使用日益广泛。
本文将主要介绍树脂金刚石工具的设计思路及影响因素。
树脂结合剂金刚石工具的设计主要基于如下五个方面[2]:(1)粘结性必须好。
金刚石砂轮树脂结合剂的性能分析_华勇
目前 , 金刚石树脂磨具普遍采用热塑性酚醛树脂 作结合剂 。此结合剂存在着易吸潮结团 、混料困难 、不 能长期存放 ;需加固化剂才能固化 , 固化过程中有大量 的有害气体溢出 ;使用时需要加工成粉末等缺点 。 为 克服不足 , 采用热固性酚醛树脂作金刚石树脂磨具的 结合剂 , 收到了良好的效果 。
摘要 :金刚石树脂砂轮的磨削性能在很大程度上取决 于结合剂的性能 。 目前 , 金刚石树脂砂轮普遍采 用溶液聚合 热 塑性 酚醛树脂作结合剂 , 此结合剂存在着易吸潮结团 、混料困难 、不易长 期存放 , 需加固化 剂才能 固化 , 且固化 过程中 有 大量 的有害气体溢出 , 使用时需要加工成粉末等缺点 。 为克服以上 不足 , 采用悬浮聚合热固性酚醛树脂作 金刚石树脂 砂 轮的结合剂 , 可较好的解决以上问题 。 本文通过采用粒度 分析 、红外光谱分析 、差热分析 、失重分析及色泽 对比等分析 手 段对 悬浮聚合热固性酚醛树脂的理化性能进行了分析比较 , 并对该树 脂结合剂在 金刚石砂 轮上的应用 进行了 磨削对 比 试验 。由于热 固性酚醛树脂结合剂具有强度 高 、耐 热性好 、颗 粒粉末细 、分 散流动性 好及 使用方 便等 特点 , 试验 结果 表 明 , 用悬浮聚合热固性酚醛树脂结合剂研制的金刚石砂轮 其综合性能 及磨削效果 均优于溶 液聚合热塑 性酚醛 树脂结 合 剂金刚石砂轮 。
然后按用途制成金刚石砂轮进行磨削试验结果如表2彩色显像管玻壳锥体磨削试验树脂类型砂轮质量磨削量砂轮使用性能工件表面粗糙度使用寿命热固性酚醛树脂磨硬质合金复合材料磨削试验树脂类型砂轮质量砂轮使用性能磨削深度mm工件表面粗糙度热固性酚醛树脂可见
DO I :10.13394/j .cnki .jgszz.2004.05.002
陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力检测的研究
陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力检测的研究引言:金刚石是一种硬度极高的材料,广泛应用于磨料、切割工具和磨具等领域。
然而,金刚石颗粒在使用过程中容易出现脱落现象,影响其使用寿命和性能。
因此,研究金刚石颗粒与结合剂之间的把持力,对提高金刚石制品的质量和性能具有重要意义。
一、金刚石颗粒与结合剂的作用机制金刚石颗粒与结合剂之间的把持力是指金刚石颗粒与结合剂之间的相互作用力,其大小直接影响金刚石颗粒的稳定性和使用寿命。
金刚石颗粒与结合剂的作用机制主要包括物理吸附和化学结合两种方式。
1. 物理吸附:金刚石颗粒与结合剂之间存在着一定的吸附力,通过表面接触形成吸附层,增加金刚石颗粒与结合剂的接触面积,从而提高把持力。
物理吸附主要受金刚石颗粒和结合剂表面性质的影响,如粗糙度、表面活性等。
2. 化学结合:金刚石颗粒与结合剂之间可以通过化学反应形成化学键,增加把持力。
化学结合主要由金刚石颗粒和结合剂之间的化学反应决定,如氧化反应、键合反应等。
二、金刚石颗粒把持力检测方法为了准确评估金刚石颗粒与结合剂之间的把持力,需要采用合适的检测方法。
目前常用的金刚石颗粒把持力检测方法主要包括压缩试验、剪切试验和拉伸试验等。
1. 压缩试验:将金刚石颗粒与结合剂制备成试样,在试验机上施加压力,通过测量试样的变形程度和断裂强度来评估金刚石颗粒与结合剂之间的把持力。
压缩试验可以模拟实际使用过程中的受力情况,具有较高的可靠性。
2. 剪切试验:将金刚石颗粒与结合剂制备成试样,在试验机上施加剪切力,通过测量试样的剪切强度来评估金刚石颗粒与结合剂之间的把持力。
剪切试验可以模拟实际使用过程中的剪切力作用,对评估金刚石颗粒与结合剂的把持力具有重要意义。
3. 拉伸试验:将金刚石颗粒与结合剂制备成试样,在试验机上施加拉伸力,通过测量试样的断裂强度和伸长率来评估金刚石颗粒与结合剂之间的把持力。
拉伸试验可以模拟实际使用过程中的拉伸力作用,对评估金刚石颗粒与结合剂的把持力具有重要意义。
陶瓷结合剂含量对金刚石磨具性能影响分析
陶瓷结合剂含量对金刚石磨具性能影响分析摘要:【目的】探究陶瓷结合剂含量对金刚石磨具的性能影响;【方法】做好结合剂样品选择,并分析陶瓷结合剂化学成分,主要由二氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氧化锌组成,配置金刚石试样,并测验金刚石断口组织、磨具试样的抗折强度,对实验结果进行观察;【结果】结合剂含量与磨削效率、抗弯强度、洛氏硬度之间具有正比例关系,当结合剂含量处于36wt%时,磨削性能最佳,其次抗弯强度、洛氏硬度之间的增长幅度在结合剂含量高于34wt%时基本处于饱和;【结论】综合考虑,36wt%结合剂含量金刚石的磨具性能更强。
关键字:金刚石;磨具性能;陶瓷结合剂含量;化学成分;影响陶瓷结合剂普遍应用于各种模具的制造中,是一种低熔点的玻化料物质,具有较高的化学稳定性和自锐性,可以应用到立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷、新型工程陶瓷材料的精磨过程中,可以提高研磨效率,在研磨单晶金刚石时,加工成本低,磨耗小。
硬质合金的主要加工方式是磨削加工,陶瓷基超硬磨具形貌保持性好,加工精度高,因此应用更加广泛。
1.金刚石磨具特殊性能金刚石属于超硬材料,其热稳定性不高,为了避免在使用中出现性能的变化,一般会采用低熔结合剂[1]。
提升磨料的粘黏性,促使磨具不易变形、不易干裂,提升其稳定性,规避在加工工件过程中出现破裂事故,提升磨削加工的高速发展。
2.结合剂样品选择笔者选择陶瓷结合剂原料,参数如下:表1:陶瓷结合剂原料参数配比性能具体参数熔炼温度1350℃原料密度 3.02g/cm3耐火度680℃保温时间2h抗弯强度83.7MPa表2:陶瓷结合剂化学成分成分含量SiO2(二氧化硅)47%B2O3(氧化硼)9%Al2O3(氧化铝)18%NaO(氧化钠)13%2O(氧化锂)9%Li2ZnO(氧化锌)4%3.实验方法以陶瓷结合剂为实验原料,以金刚石配比(65wt%)和陶瓷结合剂(35wt%)为基础配方,设计出A1--A5配方:表3:A1--A5配方A1A2A3A4A5 P1 结合3032343638剂6866646260金刚石(100/120)根据以上配比制作方形烧结块(6mm*12mm*30mm),烧结温度740℃,冷压成型压力30MPa,保温时间1.5h,试样自然冷却至室温,分析结合剂的流动性(平面流淌法)、磨具试样的抗折强度(SKZ500型数显抗折试验;其中跨距20mm,,加载速度 0.1 mm/min)、开口孔隙率以及密度(阿基米德排水法)、断口组织(扫描电子显微镜)、试样硬度(HR-50DT型洛氏硬度计)。
添加剂Na_2CO_3对石墨电极性能的影响
第3期
李 佳, 等: 添加剂 Na2 CO3 对石墨电极性能的影响
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石墨电极的 EIS 表现出相似的变化趋势, 即随着 电极电位的 降低, 低频区域圆弧的曲率半径不断 减小, 至 01 9 V 时 , 低频 区域逐渐演变为中频区 域的一 个半圆( M FA ) 和低频 区域的 斜线, 此时 EIS 由 3 个 部分 组成: HFA 、MF A 及低 频区 的一 条斜线。一 般认为: HFA 与 SEI 膜有关[ 9] , 故本研 究中 HFA 除了与 SEI 膜的 形成 与成 长有 关外, 还 应该 与接 触阻 抗有 关; M FA 归属于电 极与 电解 液的 电荷 传递 过 程[ 10] ; 低 频区 的斜线反映 了 L i+ 在 石墨 材料 中的 固态 扩散[ 9] 。在电 极极 化电位进一步降低的过程中, EIS 未发生明显的变化。 214 EIS 拟合结果 21411 EIS 等效电路
石墨电极前 10 次循环伏安扫描的曲线见图 2。
磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究
MP n 7 9 wh n sn e e n e mp r t r f 2 ℃ .W h n g i d n C l d .v t f d b n imo d to ss o e o d a a d 7 . e i trd u d rt e e au o 5 e 7 e rn i g P D b a e i i o d da n o l h w d g o i r e
b n i o d t l a iv s g t y m a so c n ig e c o ir c p ( E .I w s fu d ta da o d g t w s o d d m n o w s n et a d b e n fsa nn l t n m c s o e S M) t a o n h t i n r s a a o i e er o m i
维普资讯
20 0 7年 1 2月
金 刚石 与磨 料磨 具 工 程
Dim o & Ab a ie a nd r sv s Engn e n ie r g i
De 2 07 e. 0
第 12期 6
第 6期
S ra . 6 No. e 11 2 i 6
摘
要
本文研 究制备 N aO—B O 一SO i 一A 1O 多元 系基玻璃料 , 并配制成 低温 陶瓷 结合剂 , 研究发现 : 耐火度 为 6 5 8
不同的造孔剂对陶瓷结合剂cBN砂轮性能的影响
不同的造孔剂对陶瓷结合剂cBN砂轮性能的影响陈卫东;涂俊群【摘要】砂轮中具有适量的气孔可以在磨削的过程中起良好的冷却、容屑排屑及促使砂轮自锐的作用.选用四种不同的造孔剂,在相同的试验条件下,通过添加不同含量的造孔剂,对比和分析了造孔剂的种类与用量对结合剂强度及砂轮性能的影响.试验结果为:添加4种不同的造孔剂均对结合剂的强度有一定的影响,造孔剂的含量越高,结合剂的强度下降幅度越大.氧化铝空心球及空心玻璃微球造出的气孔比较均匀,且孔隙率比较容易控制,制备出的砂轮在磨削的过程中容易产生较多的气孔,兼顾了砂轮的强度与锋利性.以硫酸铵为造孔剂制备的砂轮气孔比较细小而均匀,而且气孔之间是连通的,但硫酸铵对结合剂的强度影响较大,不宜过多添加.以碳粉为造孔剂制备的砂轮中有轻微的碳粉残留,对砂轮的强度影响较大.【期刊名称】《超硬材料工程》【年(卷),期】2014(026)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】造孔剂;陶瓷结合剂;cBN;砂轮【作者】陈卫东;涂俊群【作者单位】苏州赛力精密工具有限公司,江苏苏州215121;苏州赛力精密工具有限公司,江苏苏州215121【正文语种】中文【中图分类】TG74;TQ164精密磨削的过程中,砂轮表面容易堵塞而导致粘屑甚至工件烧伤,尤其是加工韧性较大的材质,如高速钢、CF55#钢等。
砂轮堵塞类型有嵌入型、粘着型、混合型[1]。
嵌入型堵塞是由于工件脱落的磨屑机械地嵌在砂轮工作表面气孔处所造成的堵塞;粘着型堵塞是指工件上脱落的磨屑熔结在磨粒及结合剂的表面上所造成的堵塞;混合型堵塞是指砂轮表面上既有嵌入型堵塞,又有粘着型堵塞。
砂轮中具有适量的气孔可以在磨削的过程中起良好的冷却、容屑排屑及促使砂轮自锐的作用[2]。
如果砂轮有足够大的容屑及排屑空间,砂轮的嵌入型堵塞就会大大减少。
相应的,砂轮的磨削力小、磨削效率也更高,砂轮的粘着型和混合型堵塞也减少,整个磨削过程将处在一个良性的循环之中。
陶瓷结合剂金刚石团聚磨料探索
陶瓷结合剂金刚石团聚磨料探索*成晓哲1, 许 衍1, 穆云超1, 韩敬贺2, 刘 涛3(1. 中原工学院, 郑州 451191)(2. 河南省惠丰金刚石有限公司, 郑州 450008)(3. 国家磨料磨具质量检验检测中心, 郑州 450001)摘要 细粒度金刚石微粉大量积压是目前金刚石微粉制造行业面临的问题之一,为促进其应用,以铝硼硅结合剂为黏接剂、Si 粉和Ti 粉为添加剂制造团聚磨料试样,并将制成的团聚磨料加入铝硼硅结合剂中制成陶瓷结合剂试样,对所制试样的抗弯强度、物相构成和微观形貌进行分析。
结果表明:添加Si 或Ti 的铝硼硅黏结剂均能起到团聚金刚石的作用;当团聚磨料中Si 或Ti 的质量分数为10.0%时,所制得的陶瓷结合剂试样抗弯强度最大,且添加Si 的团聚磨料试样抗弯强度为43.74 MPa ;当Si 或Ti 的质量分数超过10.0%时,团聚磨料试样中出现大量Si 或者TiO 2峰,其抗弯强度急剧下降;添加Si 的团聚磨料试样与添加Ti 的团聚磨料试样相比,其具有更大的粒度和更均匀的粒度分布,添加Si 的铝硼硅黏结剂可将1~2 μm 的磨料团聚为5~10 μm 的磨料。
关键词 团聚磨料;金刚石微粉;陶瓷结合剂;磨料性能中图分类号 TQ164; TB321; TB34; TG58 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2024)01-0031-08DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2023.0022收稿日期 2023-02-05 修回日期 2023-04-15在当前金刚石微粉制造行业中,金刚石微粉主要由粗颗粒金刚石破碎,之后通过颗粒分级等步骤制成。
随分级手段及方法的不同,可将金刚石微粉分为普通微粉、精微粉、超精微粉等[1-2]。
目前,金刚石微粉的应用主要在树脂磨盘、线锯、陶瓷结合剂工具、电镀工具等领域[3]。
值得一提的是,金刚石微粉的精细化分类随金刚石工具的发展越来越精细,同时应用到金刚石工具中的微粉粒度也越来越细[4]。
La2O3、CeO2、Y2O3对陶瓷磨具结合剂性能影响的研究
关键词
L 3 C O 、 2 3耐火度 ; aO 、e2YO ; 陶瓷结合 剂 ; 抗折强度 ; 磨具
T 7 G4 文献标识码 A
中图 分 类 号
Efe t f r r a t o i n pr p r i s o ir fe nd f c s o a e e r h x de o o e te f v t i d bo i
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、
20 0 7年 8月
金 刚石 与磨 料 磨 具 工 程
Dimo d & Ab a ie gn e n a n r sv sEn i e r g i
Aug 2 07 .0 S ra .1 0 No 4 e i1 6 .
总第 10期 6
r f co n s h n e i l . Wh n te c n e to a h n e r m % , . 5 er tr e s c a g d a l te a i t e h o tn fL 2 c a g d f O3 o O 0 7 % t . o 2 5% ,h er co n s ft e b n t e rfa tr e s o o d i h d ce e b iu l .Wh n t e c n e t fL 2 a e r a d o vo sy s e h o tn a w s>0 7 % , ee wa o c a g n t e rfa tr e so e b n .Th a g o O3 .5 t r sn h n e i h er co n s ft o d h i h ern e
L h n xn i e g i Z
( ol eo C lg e fMae a c nea dE gne n H n nU i r t o cn l y Z egh u4 0 0 , hn ) t il i c n n i r g o ea nv syf T h oo , hnz o 5 0 7 C ia r Se ei f e i e g
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B. S. vs E lectrop lated C rystal Bonding Technolog ies [ EB /OL] . [ 10 ] Ti m othy D yer , Ji m S chlueter . Characteriz ing C M P pad condit ion ing u sing d iamond abrasives [ J] . W et Surface T echnology, 2002 , 1: 47 ~ 54 [ 11 ] [ 12 ] S teph en M cG regor , M ark Bunn ick, Tom N am ola etc. Evaluation of an U ltra- Flat C eram ic B ased CM P C ond it ion ing D isk [ EB /OL ]. N am - H oon K i m, Gw on - W oo Cho, i Jin - Seong Park etc . E ffects of cond it ion ing tem perature on polish ing pad for ox ide chem ical m echan ical polish ing p rocess [ J] . M icroelectron ic E ngineer , 2005 , 82 : 680 ~ 685 [ 13 ] H ooper B . J . , B yrn e G. , G al ligan S . Pad cond ition ing in chem ical m echan ical polish ing [ J ]. Journal of M aterial Processing [ 17] [ 16]
图 4 5# 结合剂抗折试样微观结构
类 自由氧 在结合剂中一端与 N a 相连, 一端与 S i相 连 , 这种不对称结构必然导致氧原子的化学势升高, 反 应活性增强 , 在烧结温度下部分 自由氧 与金刚石反 应产生 CO2气体 , 在烧结体中留下气泡。因此 , 结合剂 中 N a2 O 含量越高 , 结合剂与金刚石磨料的反应越 剧 烈 , 烧结体中的气泡越多, 强度大幅度下降。 2 . 3 Na2 O 含量对结合剂膨胀系数的影响 在以往的研究中已有一些文献对碱金属氧化物对 结合剂性能的影响做出了讨论
第 5期
刘小磐等 : N a2 O 含量对金 刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响
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即获得结合剂。本实验采用 SCN - 802 造型材料耐火 性能测试仪测定耐火度。测试试样为 8
5
合剂中, Na2O 提供了 自由氧 , 部分 自由氧 将会与 硅氧四面体网络中的硅成键 , 断开了硅与硅之间的 桥 氧键 , 破坏了硅氧三维网络结构 , 因此降低了结合剂 的耐火度。同时结合剂中还存在着硼氧三角体和铝氧 八面体, 它们倾向于夺取 Na2 O 中的自由氧而变成硼 氧四面体和铝氧四面体, 而这些铝氧四面体和硼氧四 面体会与硅氧四面体相连, 参与三维网络的构成, 这会 提高结合剂中玻璃结构的致密度 , 但对结合剂的耐火 度影响不大。因此 , 当 Na2 O 含量较低时, 大部分自由 氧被硼氧三角体和铝氧八面体夺取, 与硅成键的 自由 氧 相对减少 , 耐火度下降较慢。 2 . 2 N a2 O 含量对试样抗折强度的影响 有大量的文献报道了
2007 年 10 月 总第 161 期 第 5 期
金刚石与磨料 磨具工程 D ia m ond& A brasives Eng inee ring
O ct . 2007 Ser ia.l 161 N o . 5
文章编号 : 1006- 852X ( 2007) 05- 0050- 03
N a2 O 含量对金刚石砂轮陶瓷结合剂性能的影响
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图 7 1# 结合剂和 5# 结合剂的 XRD 图谱
应, 而 5 结合剂在整个温度区间内膨胀系数无明显变 化。图 7为 1 结合剂和 5 结合剂的 XRD 图谱, 由图中 (下转第 63 页 )
# #
第 5期
胡
伟等 : 化学机械抛光中抛光垫修整的作用及规律研究
台湾机械工业杂志 , 254: 139~ 147 [ 15]
, 而且还具有磨削时工件温度低 , 加工
[ 2 - 3]
的工件耐用度高的特点
。因此 , 近年来国内外许
多学者一直致力于陶瓷结合剂金刚石砂轮的开发。 陶瓷结合剂性能的好坏直接关系到金刚石磨粒优 良性能能否得到充分的发挥, 从而最终影响金刚石砂 轮的磨削效果。所以, 陶瓷结合剂是研究陶瓷结合剂 金刚石砂轮的关键因素之一。本文研究了 Na2 O 含量
[ 3]
10 mm 圆
形柱, 升温速度为 5 /m in , 1 . 01 10 MP a 下氩气保 护 , 当温度接近材料耐火度时 , 每升高 10 保温 1 h , 圆柱体的边角变圆时的温度即为材料耐火度。用不同 结合剂制备砂轮抗折样品, 结合剂与金刚石磨料重量 比为 3 : 7 , 在氮气气氛保护下在结合剂耐火度以上 30 保温 1 h 。烧结出来的试样加工成 40 mm 5 mm 5 mm 的试样条 , 采用 SKZ- 500 型数显抗折试验机测定 试样的抗折强度。选取刀口的跨距为 30 mm, 加荷速 - 1 度为 9 . 8 0 . 1 N S 。在日本 J M S- 5600LV 型扫描 电子显微镜下观察不同结合剂砂轮的组织结构。在德 国莱茨 200综合热分析仪上测量结合剂烧结样的热膨 胀系数 , 升温速率为 10 /m in 。
2 试验结果与讨论
2 . 1 Na2 O 含量对结合剂耐火度的影响 图 1 是 Na2O 含量对结合剂耐火度的影响 , 图 1 表 明随着结合剂中 N a2 O 含量的增加结合剂的耐火度迅 速降低 , 且结 合剂中 N a2 O 含量 越高, 增加相 同量 的 N a2 O 耐火度降低越大。这主要是因为 , 陶瓷结合剂中 存在着大量的 [ S i O 4 ] 结构 , 这些硅氧四面体相互联成
表 1 不同结合剂配料成分的摩尔比 序号 1# 2# 3# 4# 5# B2 O3 0. 13 0. 13 0. 13 0. 13 0. 13 SiO2 0. 75 0. 70 0. 65 0. 60 0. 55 A l2 O 3 0. 07 0. 07 0. 07 0. 07 0. 07 N a2 O 0. 05 0. 10 0. 15 0. 20 0. 25
# # #
图 1 N a2 O 含量对结合剂耐火度的影响 图 2 N a2 O 含量对试样抗折强度的影响
网络结构, 构成了结合剂中的骨பைடு நூலகம்。将 Na2 O 引入 结
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金刚石与磨料 磨具工程
总第 161 期
图 5 N a2 O 含量对结合剂 25 图 3 2 结合剂抗折试样微观结构
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~ 500
平均
热膨胀系数的影响
刘小磐 万 隆 汪 洋 马文闵
(1 . 湖南大学材料科学与工程学院 , 湖南 长沙 410082) ( 2. 湘潭大学低维材料及 其应用技术教育部重点实验室 , 湖南 湘潭 411105) 摘 要 研究了陶瓷结合剂中 N a2 O 的含量 对陶瓷结 合剂性 能的影 响。发现 结合剂的 耐火度 随 N a2 O 含量 的增加而 降
N a2 O 含量对陶瓷结合剂
强度有较大的影响 , 一般认为当结合剂中 N a2 O / ( B2 O3 + A l2O 3 ) 的摩尔比为 1 时陶瓷结合剂 的本征强度最 高, 此时绝大部分 B2 O3和 A l2 O3都转变为四面体参与 网络构成, 因此强度最高。图 2 是 Na2O 含量对试样抗 折强度的影响 , 实验结果表明当 Na2 O / ( B2 O3 + A l2O 3 ) 的摩尔比为 0 . 5 时 , 试样的抗折强度最高为 70 M Pa。 这主要是因为 , 陶瓷结合剂砂轮的抗折强度不仅仅与 陶瓷结合剂的本征强度有关还和其他许多因素有关。 图 3 和图 4 分别为 2 试样和 5 试样的断口照片。 图片表明 5 试样中金刚石与结合剂的界面处产生 了大量的气泡 , 这表明结合剂与金刚石磨料发生了化 学反应, 并有气体产生。从热力学角度来看在烧结温 度下单纯的 N a2 O 化合物相当稳定 , 不可能与金刚石 起反应。但是 , 在结合剂中 N a2 O 提供了 自由氧 , 这