金刚石砂轮用ZnO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃结合剂的制备与应用研究
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金刚石砂轮用ZnO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃结合剂的制备与应用
研究
陶瓷结合剂金刚石砂轮磨具强度硬度高、热稳定好、磨削效率高,已逐渐成为当代制造业与加工业普遍采用的一种高速磨削工具。
结合剂的性能是制约金刚石砂轮磨具发展的重要因素。
因此,设计与制备低耐火度、高强度及热膨胀系数与金刚石磨粒相匹配的陶瓷结合剂成为了本文的重点研究方向,通过砂结比的设计、烧结工艺及造孔剂添加量的确定,制备出性能优异的高速磨削陶瓷结合剂金刚石砂轮磨具。
本文以ZnO-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>三元玻璃为研究对象,通过第四组元Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>以及碱金属氧化物Li<sub>2</sub>O、Na<sub>2</sub>O的加入分别制备出了四元玻璃及多元玻璃,研究了其对性能的
影响。
另一方面,通过砂结比、烧结工艺及造孔剂的确定制备出金刚石砂轮,分别研究了其对砂轮性能的影响。
制备出了低熔高强陶瓷结合剂金刚石砂轮。
具体研究结果如下:（1）设计并制备了
ZnO-B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>三元、四元及多元玻璃体系。
结果表明,随着体系中ZnO含量升高时,玻璃的耐火度、抗弯强度以及维氏硬度均先降低后升高;随着硼硅比的增加,体系的耐火度、抗弯强度及维氏硬度逐渐降低。
（2）四元玻璃体系中,随着Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的添加,陶瓷结
合剂的耐火度、强度及硬度均有所升高。
通过晶化处理后,析出的主晶相为
ZnAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>,次晶相为ZnB<sub>2</sub>O<sub>4</sub>。
（3）随着体系中Li<sub>2</sub>O含量的增加,多元玻璃的耐火度、强度和
硬度均逐渐降低,热膨胀系数逐渐升高。
最终选取D40303（6%Li<sub>2</sub>O、2%Na<sub>2</sub>O）为最优金刚石砂轮用陶瓷结合剂配方。
（4）研究了砂结比、烧结工艺及造孔剂添加量对强度、气孔率、显微结构、出刃高度的影响。
结果表明,随着砂结比的增大,磨具的抗弯强度从38MPa上升至46MPa,气孔率从28%降至22%。
随着烧结温度的升高,砂轮的强度先升高后降低,气孔率逐渐降低。
（5）在730℃烧结情况下,砂轮强度最高,达到47.3MPa,气孔率为23.3%。
砂轮磨具孔隙率随NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>含量的增加而增加。
金刚石砂轮磨具的气孔率从25.7%上升至39.6%时,被磨试样的比磨除率提高了7.5倍（40N外加载荷作用下）,砂轮的磨削效率得到了提高。