低熔高强陶瓷结合剂的研究

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无铅透明熔块釉的研究进展

０．２６５ｐｐｍ以下。国外大的陶瓷企业及科研人员在１３用陶瓷釉无铅化的研究方面已有多年的历史，研究多用Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｉ［）３、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ等取代ＰｂＯ，并取得了一定的科研成果和技术突破，如德国ＤＥ— ＧＵＳＳＡ（德固赛）公司的Ｓｕｍｍｅｒｄａｙ和ＴｅｒｒａＮｏｖａ系列产品、英国古信万丰公司的９４系列产品、德国ＢＡＳＦ（巴斯夫）的ＳＩＣＯＣＥＲＢ系列产品。
学稳定性。复合使用ＣｅＯ、ＺｒＯ通过第二相弥散增韧增强能显著提高试样的弯曲强度。为了制备出低温高
为了满足日趋严格的铅、镉熔出量要求，国内的强熔块釉，研究了在无铅熔块釉基础上，添加纳米
科研工作者做了大量的尝试及研究，研究出了自己的ＡｌＯ。、ＺｒＯ、ＣｅＯ。，、ＺｎＯ对其抗弯强度、维氏硬度及化
摘要低温透明熔块釉是以骨质瓷为代表的高档日用瓷常用的釉料。随着世界各国对日用陶瓷铅溶出量标准的提高，研发性能优良
的低温无铅透明熔块釉是业内科研人员急需解决的难题之一。文章介绍了国内外关于无铅透明熔块釉的研究进展，并提出了无铅透明熔块釉的研发方向。
日本的ｓ．Ｙ＿ｏｓ｝１ｉｄａ嘲利用含Ｌａ的硼硅酸盐玻璃研究开发了对＾体健康无害的新型无铅熔块釉。当Ｌａ２０含量＞１０％（重量）时，熔块本身在８ｏｏ￣ｃ呈现出ＬａＢＯ．￣晶相。当Ｌａ２０含量＜０．５％（重量）时，新型熔块的玻璃转化温度保持不变，且与无Ｌａ２熔块的转化温度相近。当Ｌａ２０。含量超过ｌ％（重量）时，玻璃转化温度随着Ｌａ２０。含量的增加而直线上升。此外，新型熔块的软化点随着Ｌａ２０。添加量的增加而提高。当Ｌｉ含量＜２％（重量）时，添加的Ｌａ２０．￣对新型熔块的热膨胀系数没有影响。但是，当Ｌａ２Ｉ含量＞５％（重量）时，热膨胀系数逐渐增大。耐酸性和抗磨性（维氏硬度）可以通过添加少量的ＬａａＯ．￣到改善。含Ｌａ２ｏ３

低温CBN砂轮陶瓷结合剂的研究

摘要 :采用硼玻璃 —石英 —刚玉粉系统为基准陶瓷结合剂进行研究 ,分别利用了抗折强度、抗拉强度、耐火度、密度、 “8”字块抗拉强度、扫描电镜等测试方法 ,对两组不同配方制备的陶瓷结合剂进行了测试和分析。结果表明 :两种配方 1 # 和 2 # 都能够在 1200 ℃左右下熔制出结合剂 ,它们的耐火度分别为 820 ℃、720 ℃。同时发现陶瓷结合剂的加入量为 25 %左右时 ,1 # 和 2 # 配方制备的砂轮烧制温度分别为 810 ℃和 710 ℃左右 ,此时它们的抗拉强度分别达到 231883MPa 、 201815MPa ,抗折强度也分别达到 981213MPa 、731673MPa 。密度也分别达到 21474g/ cm3 、11768g/ cm3 ,结合各性能 1 # 结合剂比 2 # 结合剂更适于 CBN 砂轮。
2 # 结合剂
图 1 结合剂的电子扫描相片
214 收缩率和密度测定收缩率的目的是制定合理的干燥、烧成曲线 ,
以减少裂纹废品。结合剂烧至一定温度后产生熔体 , 使体积减少 ,视比重加大 ;此外 ,这些熔体具有一定的表面张力 ,互相合并 ,并将未熔化的颗粒拉拢 ,从而产
第 6 期
张志飞等 :低温 CBN 砂轮陶瓷结合剂的研究
关键词 :CBN ;抗折强度 ;抗拉强度中图分类号 :TG74 + 3 文献标识码 :A Abstract :The vitrified bond was studied by using boron glass2quartz2corundum powder as a basic system1The analysis methods
表 3 抗拉强度随温度的变化
结合剂
抗拉强度/ (MPa)

具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂

具如抛陶瓷结合剂；气孔可控；熔高强；硬磨具低超
Ｔ５；Ｈ１文献标识码Ｇ８Ｔ６ＡＤＩＯ编码１．９９ｊｉｎ１００３６／．ｓ．０６—８２．０００．０ｓ５Ｘ２１．４０４
ＡｂｔａｔＴｈｒｓｗｉｈｉｅｌｆａｕｅｎｔｅｂｎｆｇｎｉｇｗｈｅｌｏｎｙｃｕｄｐｏｉｅｃｎｌｏｓｒｃｅｐｏｅｔｄａｅｔｒｓｉｈｏｄｏｒｄｎｉｅｓｎｔｏｌｏｌｒｖｄｈａｎｅｓｆｒｌｂｃｔｎａｌａａｅｆｒｃｉｓｔｓａｅｄｉｇｇｉｉｇ，ｂｔｈｖｅｓｅａｉｅｅｆｃｎｔｔｅｇｈｏｕｒａｉｎｄｃｅｒｎｃｈｐｏｅｃｐｕｒｎｒｎｄｎｉｏｏｕａｅｌａｔｎｇｔｖｆｅｔｏｈｅｓｒｎｔｆｔｅｂｎｈｏｄ．ＴｈｓｐｐｅｎｒｄｃｄａｌｗｌｉｇｐｏｎｇｔｅｇｈｎｎｉｉｅｏｄｗｉｈｃｎｒｌａｌｒｓｉａｒｉｔｏｕｅｏｍｅｔｎｉｔｈｉｈｓｒｎｔａｏｖｔｆｄｂｎｔｏｔｏｌｂｅｐｏｅｒｉｄｖｌｐｅｙｔｅａｔｏｓｉｅｐｃｓｏｈｉｔｒｎｒｃｓｎｔｏｅｓｒｔｒｓＢｙｖｒｉｇｔｅｓｚｎｈｅｅｏｄｂｈｕｈｒ，ｎｒｓｅｔｆｔｅｓｎｅｉｇｐｏｅｓａｄｉｓｐｒｔｕｃｕｅ．ａｙｎｈｉｅａｄｔｅｃｎｅｔｏｈｒｎｕｅｏｔｎｆｔｅｐｏｅｉｄｃｒ，ｔｉｅｎｍｏｎｆｔｅｐｒｓｉｈａｈｅｓｚａｄａｕｔｏｈｏｅｎｔｅｓｍｐｌｓｃｕｄｂｏｔｏｌｄｉａｇｅｏｌｅｃｎｒｌｅｎａｌｒｅｒｎｅＴｓｖｔｉｅｏｄｗｉｏｔｏｌｂｅｐｒｓｉｕｔｂｌｒｍａｎｇｇｉｄｉｇｔｏｓｗｉｈａｌｒｅｃｎａｔａｅａｇ．ｈｉｉｒｆｄｂｎｔｃｎｒｌａｌｏｅｓｓｉａｅｆｋｉｒｎｎｏｌｔａｇｏｔｃｒａ，ｉｈｏ

陶瓷基复合材料综述

浅论陶瓷复合材料的研究现状及应用前景董超2009107219金属材料工程摘要本文主要对陶瓷复合材料的研究现状及应用前景进行了研究，并对当今陶瓷复合材料发展面临的问题进行了概括，希望对陶瓷复合材料的进一步发展起到一定的作用。

本文首先对Al2O3陶瓷复合材料和玻璃陶瓷复合材料的研究进展及发展前景进行了详细的研究。

然后对整个陶瓷复合材料的发展趋势及存在的问题进行了分析，得出了在新的时期陶瓷复合材料主要向功能、多功能、机敏、智能复合材料、纳米复合材料、仿生复合材料方向发展；目前复合材料面临的主要问题是基础理论研究问题和新的设计和制备方法问题。

关键词：Al2O3陶瓷复合材料玻璃陶瓷复合材料研究现状应用前景1. 前言以粉体为原料，通过成型和烧结等所制得的无机非金属材料制品统称为陶瓷。

陶瓷的种类繁多，根据陶瓷的化学组成、性能特点、用途等不同，可将陶瓷分为普通陶瓷和特殊陶瓷两大类。

而在许多重要的应用及研究领域，特殊陶瓷是主要研究对象。

陶瓷复合材料是特殊陶瓷的一种。

在高技术领域内，对结构材料要求具有轻质高强、耐高温、抗氧化、耐腐蚀和高韧性的特点。

陶瓷具有优良的综合机械性能，耐磨性好、硬度高、以及耐热性和耐腐蚀性好等特点。

但是它的最大缺点是脆性大。

近年来，通过往陶瓷中加入或生成颗粒、晶须、纤维等增强材料，使陶瓷的韧性大大地改善，而且强度及模量也有一定提高。

因此引起各国科学家的重视。

本文主要介绍了各种陶瓷复合材料的研究现状及其应用前景，并对陶瓷复合材料近年来的发展进行综述。

2.研究现状随着现代科学技术快速发展，新型陶瓷材料的开发与生产发展异常迅速，新理论、新工艺、新技术和新装备不断出现，形成了新兴的先进无机材料领域和新兴产业。

科学技术的发展对材料的要求日益苛刻，先进复合材料已成为现代科学技术发展的关键，它的发展水平是衡量一个国家科学技术水平的一个重要指标，因此世界各国都高度重视其研究和发展。

复合材料的可设计性大，能满足某些对材料的特殊要求，特别是在航空航天技术领域的应用得到迅速发展。

陶瓷材料的DIW_工艺在陶瓷基金刚石工具中应用的关键技术问题

陶瓷材料的DIW 工艺在陶瓷基金刚石工具中应用的关键技术问题*王娅妮1,2，张绍和1,2，张　谦1,2，孔祥旺1,2，何　焘1,2，赵东鹏3，高　华3（1. 中南大学地球科学与信息物理学院, 长沙 410083）（2. 中南大学地球科学与信息物理学院, 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室, 长沙 410083）（3. 河南四方达超硬材料股份有限公司, 郑州 450000）摘要　浆料的直写成形技术（DIW ）是一种基于浆料挤出的3D 打印技术，其具有能耗低、成本低、打印速度快、无结构设计限制等优点。

在概述DIW 技术应用于陶瓷基金刚石工具优势的基础上，对其应用过程中的原料选择、浆料制备、打印适性及脱脂、烧结工艺等关键步骤进行探讨，并指出在浆料制备环节中需要重点关注的粉体团聚问题。

同时，分析一些DIW 制造工艺的研究实例。

最后，指出DIW 工艺制造陶瓷基金刚石工具应解决的关键问题。

关键词　直写成形；3D 打印；多孔陶瓷；金刚石工具中图分类号　TG74; TQ164　文献标志码　A 文章编号　1006-852X(2023)01-0049-10DOI 码　10.13394/ki.jgszz.2022.0082收稿日期　2022-06-28　修回日期　2022-11-02金刚石具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性好等特点，可用其制造各种金刚石工具，如锯切、钻探、磨抛工具等。

同时，金刚石工具加工时具有应力低、使用寿命长、加工效率高、精度高等优点，被广泛运用于建筑建材、石油钻探、地质勘探、公路养护、航空航天、材料加工等诸多领域，并取得了巨大的经济效益和社会效益[1]。

制备金刚石工具的传统方法有热压烧结法、电镀法、钎焊法等。

这些方法中金刚石磨料通常以镶嵌方式与基体结合，使用过程中的金刚石颗粒常因把持力不足、结合面较小等原因发生非正常磨损及脱落[2]，造成金刚石原料的大量浪费；同时，工具容屑空间较小，磨削产生的工件残渣和脱落的金刚石颗粒会对工件表面造成不同程度的损伤，且存在金刚石出刃高度较低导致金刚石工具工作效率低、使用寿命短等问题。

精选陶瓷的生产工艺原理与加工技术

B、热压铸成型：利用压缩空气使加热熔化的含蜡配料（铸浆）充满模具，冷却后凝固成所要形状坯件的成型方法。
浆料的性能要求：稳定性要好，在长时间加热而不搅拌的条件下不分层与沉淀；可铸性要好，浆料铸满模腔并保持要求形状的能力；收缩率要小，蜡浆由熔化的液体状态冷却凝固成固态时，会有体积收缩。
热压铸的工作原理：将配制成的料浆蜡板放置在热压铸机筒内，加热至一定的温度熔化，在压缩空气的驱动下（或手动），将筒内的料浆通过吸铸口压入模腔，根据产品的形状和大小保持一定的时间后，去掉压力，料浆在模腔中冷却成型，然后脱模，取出坯体，有的还可进行加工处理，或车削，或打孔等。高温排蜡：坯体在烧成之前，先要经排蜡处理，否则由于石蜡在高温熔化、流失、挥发、燃烧，坯体将失去粘结而解体。
300-800
氧化铝
400000
1500
碳化钛
390000
3000
金刚石
1171000
6000-10000
陶瓷的硬度为1000-5000HV
C、强度:陶瓷的强度不高，因为其晶界上存在有晶粒间的局部分离或空隙，如空位、气孔、析出物，晶界上原子间键被拉长，键强度被削弱，同时相同的电荷离子的靠近产生斥力，可能造成裂纹，所以，消除晶界上不良作用，是提高陶瓷强度的基本途径。
陶瓷材料一般可分为普通陶瓷、特殊陶瓷与金属陶瓷三类 1、普通陶瓷：以天然硅酸盐矿物（粘土、长石、石英）经粉碎、压制成型、烧结而成的制品，如日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷等。 2、特殊陶瓷：采用高纯度的人工合成材料烧结而成，具有特殊力学、物理、化学性能的陶瓷。如高温陶瓷、磁性陶瓷、压电陶瓷等。
3、金属陶瓷：用粉末冶金的方法制成，是金属与陶瓷组成的非均匀复合材料制品。如金属陶瓷硬质合金等。

不同添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响

不同添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响1. 前言介绍研究的背景，目的和意义，以及研究方法和实验设计。

2. 添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响探讨添加剂对陶瓷金刚石砂轮硬度、磨损率、工作效率、研磨质量等性能的影响。

3. 钴添加剂对陶瓷金刚石砂轮的影响分析钴添加剂对陶瓷金刚石砂轮的影响，探讨其作用机理以及添加量等因素对砂轮性能的影响。

4. 钨添加剂对陶瓷金刚石砂轮的影响探讨不同添加量的钨元素对陶瓷金刚石砂轮的影响，比较其砂轮硬度、耐磨性和研磨效率等性能的变化。

5. 其他添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响对比前两章的研究，找出其他添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响，并分析其作用机理。

同时，提出需要进一步研究的问题和展望。

6. 结束语总结研究的主要成果，强调其在工业领域的价值和应用前景。

同时，评论实验设计和方法的优劣，并对未来研究提出建议。

前言陶瓷金刚石砂轮广泛应用于各种磨削、切削加工中，具有高精度、高硬度、高强度、高耐磨等优点。

为了提高陶瓷金刚石砂轮的性能，人们将不同种类的添加剂加入其中，以改善其性能。

本论文旨在探究不同添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响。

研究方法和实验设计本研究的研究方法主要采用实验比较法和理论分析法相结合的方法。

在实验中选用先进的研究设备和严谨的实验设计，以确保实验结果的精确性和可靠性。

实验中设计不同种类、不同比例添加剂的陶瓷金刚石砂轮，并测定其硬度、磨损率、工作效率、研磨质量等性能，以找出不同添加剂对砂轮各项性能的影响。

论文的主要内容将围绕添加剂对陶瓷金刚石砂轮硬度、磨损率、工作效率、研磨质量等性能的影响展开讨论。

为了更好地地表达探究不同添加剂对陶瓷金刚石砂轮性能的影响，将分为以下章节进行较为详细的讨论：第二章将主要探讨添加剂对陶瓷金刚石砂轮硬度、磨损率、工作效率、研磨质量等性能的影响。

第三章通过对钴添加剂的添加实验研究，并结合相关理论，分析钴添加剂对陶瓷金刚石砂轮的影响，探讨其作用机理以及添加量等因素对砂轮性能的影响。

《工业金刚石》2010年总目次

Ｖ型开槽片成品及模具设计 ……………………………………………………… 毛德志等（ —１）４３
・
金刚石工具用金属粉末的新进展 … … … … … … … …… … … … …… … … … … … … 刘一波（、９）１２— １
叶腊石的密封性能 ……… …………………………………………………・ …一贾具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂金属粉末氧含量对金刚石工具性能的影响
第４期
・
信息窗・
２１００年１２月
《业金刚石）ｏｏ年总目次工）ｌ２
・
超硬材料合成现状、工艺及技术・
我国宝石级金刚石单晶的发展现状立方氮化硼的今天与未来
… … … … … …… … … …… … … … … … …… … 贾晓鹏（、１２—１）奎毅等（、９１２— ）等（、２）１２— ０
粉末触媒法合成金刚石的新进展 … …………………………………………… 尹
翔
等（、 — ６１２２）
等（、３）１２— １
金刚石膜加工技术进展 … … … …… … … … … … … …… … …… … … … … … … 雷亚民
类金刚石ＤＣ涂层 … …… …… … … … … … … … … …… … …… … … … … … … …… 王光祖（、３）Ｌ１２— ５超硬材料制造中的防污染问题 … … … … … … …… … … …… … … … … … …… … … 亓曾笃（、４）１２— ０

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/℃。

低熔高强纳米陶瓷结合剂粗粒度超硬工具

文章编号：０６— ５Ｘ（０１Ｏ０３０１０８２２１）１— ０２— ３
低熔高强纳米陶瓷结合剂粗粒度超硬工具
张向红王艳辉臧建兵成晓哲张金辉
（．河北建材职业技术学院，皇岛０６０）１秦６０４（．山大学西校区材料学院，皇岛０６０）２燕秦６０４
Ｚｈｎａｇｏｇａｇ来自ＸｉｎｈｎＷａｇＹａｈｉＺｎｉｎｉｇｎｎｕａｇＪａｂｎ。ＣｈｎａｚｅｅｇＸｉｏｈＺｈｎｉｈｉａｇＪｎｕ
（．ｅｅＶｃｔｎｌＴｃｎｃｌｏｅｅｏｕｌｉｔｉｌ，ｉｕｎｄｏ０６０，ｈｎ）１Ｈｂｉｏａｉａ＆ｅｈｉｌｇＢｉｎＭａｅａｓＱｎａｇａ６０４ＣｉａｏａＣｌｆｄｇｒｈ（．ｔｔＫｙＬｂｒｔｙｏｅｓｂｔｉｌＳｉｃ２ＳａｅｅａｏａｒＭｔｔｌＭａｒｓｃｎｅ＆Ｔｃｎｌｙｏｆａａｅｅａｅｅｏｇ，ｈｏ
低。工业化应用的实践证明：用纳米材料作为结合剂显著降低了界面应力，采大幅度提高了制品强度、韧
性和耐磨性，实验结果的稳定性和重现性良好，并成功获得了工业化应用。
关键词
超硬工具；米陶瓷结合剂；熔高强；力纳低应
Ｔ７Ｔ６Ｇ４；Ｑ１４文献标识码ＡＤＩ码１．９９ｊｉｎ１０Ｏ编０３６／．ｓ．０６—８２２１．１０８ｓ５Ｘ．００．０１

具有可控气孔的低熔高强纳米陶瓷结合剂

孔径和数量可控，并且气孔率也可以在大范围内调整，合制备较大磨削接触面积的工适
具，如抛磨工具等。
关键词低熔高强纳米陶瓷结合剂气孔可控
超硬磨具
Ｌｏ —ＰｏｎｎｄＨｉｈ — ｒｎｔｎｏ — ｗ — ｉｔａｇ —ＳｔｅｇｈＮａ —ＶｉｒｆｅｎｄｗｉｈＣｏｒｌａｅＰｏｏｉｙｔｉｄＢｏｔｎｔｏｌｂｌｒｓｔｉ
２１００年６月
情况；树脂结合剂自锐性能良好，不易堵塞，
粒，等，是在磨具压制成型过程中自身占有
一
很少修整，磨削效率较高，削温度较低，磨而且
本身具有一定弹性，能起抛光作用，树脂结合剂
定尺寸的空间，在随后的烧结的高温条件下
ｔｏｌｄｕｄｒａｌｒｅｒｎｅｈｓｔｕｔｒｓｗｉｈｃｎｒｌａｌｏｅｒｓｉａｌｏｒｎｉｇｒｌｅｎｅａｇａｇ．Ｔｅｅｓｒｃｕｅｔｏｔｏｌｂｅｐｒｓａｅｕｔｂｅｆｒｇｉｄｎｔｏｓｗｉａｇｒｃｎａｔａｅｏｌｔａｌｒｅｏｔｃｒａ，ｓｃｓｐｌｓｉｇａｄｇｉｄｎｏｌ．ｈｕｈａｏｉｈｎｎｒｎｉｇｔｏｓ
碳化、缩小，并形成一定的气体，由于碳的硬度
很低，且有润滑作用，加上高温烧结氧化形再
自锐性好，但其耐热性差，在磨削过程中产生的

【CN109773673A】一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910124834.6(22)申请日 2019.02.20(71)申请人常州兆威不锈钢有限公司地址 213000 江苏省常州市天宁区万都金属城西13幢33号(72)发明人方晓俊　(51)Int.Cl.B24D 3/14(2006.01)B24D 3/18(2006.01)B24D 3/34(2006.01)B24D 18/00(2006.01)(54)发明名称一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法(57)摘要本发明涉及一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

本发明制备的陶瓷结合剂能实现金刚石砂轮的低温烧成；陶瓷结合剂有与金刚石磨料的热膨胀性能，能避免或者降低砂轮工作时金刚石磨粒与陶瓷结合剂之间产生热应力，提高结合剂对金刚石磨粒的粘结把持能力；陶瓷结合剂有较高的韧性，适当的韧性能够保障金刚石磨料微刃的切削作用，提高砂轮磨削时的抗冲击力，保证砂轮的形状稳定性；陶瓷结合剂对金刚石磨料具有良好的润湿包覆性能，利于提高两者间的结合强度和砂轮的整体强度；本发明加入氧化镧稀土金属氧化物或其他副族金属氧化物可以有效地优化玻璃网络结构，提高陶瓷结合剂的强度和硬度等性能，增强金刚石磨具的磨削性能。

权利要求书1页说明书5页CN 109773673 A 2019.05.21C N 109773673A权　利　要　求　书1/1页CN 109773673 A1.一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取金刚石粉末、陶瓷结合剂、核桃壳、钢玉砂，将金刚石粉末、陶瓷结合剂、核桃壳、钢玉砂进行混合处理，即得基体；（2）将基体置于室温下压制成型，即得坯体，将坯体置于烘箱中干燥处理，即得干燥坯体，将干燥坯体置于马弗炉中进行烧结处理，冷却至室温，即得陶瓷结合剂金刚石砂轮。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的陶瓷结合剂的制备步骤为：（1）取硅酸盐玻璃粉、沥青、碳化硅、铜粉、氧化镧、氧化锌、水玻璃；将硅酸盐玻璃粉、沥青、碳化硅、铜粉、氧化镧、氧化锌、水玻璃进行混合，即得共混物；（2）将共混物置于球磨机中进行球磨处理，即得混料，将混料置于高温熔块炉中熔融处理，即得熔料；（3）将熔料倒入去离子水中冷淬，过滤得滤渣，将滤渣置于60～80℃的烘箱中干燥至恒重，即得前驱体，将前驱体进行球磨过筛处理，即得陶瓷结合剂。

低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点

低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点导读：陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点……陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点。

陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。

陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。

如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。

在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。

陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。

因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。

一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势1．低温烧成含义就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子:通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。

所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。

对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称为低温烧成。

2．低温烧成是陶瓷磨具优势与不足为什么要进行低温烧成呢？低温烧成是陶瓷磨具的主要有如下优点：（1）节约能源，降低烧成燃料成本陶瓷磨具生产中燃料费用占生产成本的比例很大，一般在30%以上。

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2005年第2期超　硬　材　料　工　程第17卷2005年4月SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N G总第60期低熔高强陶瓷结合剂的研究①郭志敏1,张向红1,2,臧建英2,王艳辉2(1.河北建材职业技术学院,河北秦皇岛066004;2.燕山大学,河北秦皇岛066004)摘　要:为实现陶瓷结合剂超硬磨具的低温烧结,减少或避免高温或由高温引起的对磨粒的伤害,本试验以黏土、硼玻璃和铅玻璃为主要原料,研制一种低熔点高强度结合剂。

通过一系列试验,测定了结合剂的耐火度,研究了结合剂在高温下的相态,分析了结合剂在高温时与超硬磨粒的浸润性,并测试了结合剂的抗折强度。

试验表明,该结合剂耐火度低、强度高,与超硬磨粒具有良好的浸润性,在高温下呈玻璃态,是一种低熔点高强度陶瓷结合剂。

关键词:超硬磨具;陶瓷结合剂;低温烧结试验;低熔高强;玻璃态;中图分类号:TQ164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2005)02-0007-07STUDY ON LOW M EL T ING PO INT AND H IGHSTRENGTH V ITR IF IED B ONDGU O Zh i2m in1,ZHAN G X iang2hong1,2,Z AN G J ian2ying2,W AN G Yan2hu i2(1.H ebei B u ild ing M a teria ls Institu te of V oca tion and T echnology,Q inhuang d ao H ebei,066004;2.Y anshan U n iversity,Q inhuang d ao,H ebei,066004)Abstract:L ow m elting po in t and h igh strength vitrified bond is p rep ared to realizesin tering of vitrified bond sup erhard grinding too ls at low er tem p eratu re.R aw m aterialsw ere m ain ly clay,bo ric glass and lead glass.T he refracto ry tem p eratu re,the p hase ath igh tem p eratu re,the bending strength of the bond and soakage betw een the bond andsup erhard grain s w ere tested.T he resu lts ju st show that the bond ex ist as glassy p haseand is a low m elting po in t and h igh strength vitrified bond.Keywords:vitrified bond;low m elting po in t and h igh strength;sin tering test at low ertem p eratu re;glassy p hase;sup erhard grinding too ls0　前言一般情况下,陶瓷结合剂含有起助熔作用的碱金属氧化物,而且由于其耐火度很高,其烧成温度通常高达1200℃以上,如此高的烧成温度,无论是对金刚石还是对cBN颗粒都有很大的伤害,进而影响超硬磨具的工作效率和使用寿命。

为减少或避免温度对超硬磨粒的不利影响,实现磨具的低温烧成,有必要研究配制一种低熔点陶瓷结合剂。

对超硬磨具来说,其加工效率和使用寿命在很大程度上取决于结合剂的性质以及超硬磨粒与结合剂的结合强度,这就要求:(1)结合剂的膨胀系数应尽量与超硬磨料的膨胀系数相等或相近;(2)结合剂与磨粒之间有较强的浸润性和结合力;(3)超硬磨料的超硬性也要求结合剂具有较高的强度。

因此,研制一种低熔点高强度陶瓷结合剂是提高陶瓷结合剂超硬磨具质量的一个关键因素。

1　试验过程本试验以黏土、硼玻璃、铅玻璃为主要原料,根据配①收稿日期:2004-10-20作者简介:郭志敏(1965-　),女,河北工业大学硕士研究生,主要从事超硬材料和高温材料的研究。

通信作者:王艳辉,项目负责人。

制原则[1],通过调节各原料之间的配比,并进行一系列配方优化试验,最后得到的结合剂的化学成分如表1所示。

表1　陶瓷结合剂的化学成分　(mo l )T ab le 1　Chem ical compo siti on of vitrified bondSi O 2A l 2O 3B 2O 3N a 2O K 2O CaO M gO Fe 2O 3Pb 3O 4ZnO 配方0.300.010.240.020.010.0010.0010.0010.250.171.1　试样的制备(1)计算并称取配制500g 结合剂各原料的需要量。

(2)将称取的500g 原料和250m l 水装入球磨罐内,球磨10h ,倒出。

在空气中自然沉淀3h 左右,倒出水。

放入烘箱,在100～105℃下烘干至恒重,然后再干磨10h ,过筛。

(3)将球磨好的结合剂按每20g 加入0.5g 糊精和10滴水的比例进行称取,然后放入研钵中研磨均匀,过筛,将粗粒再次研磨。

最后,将混好的料倒入冷压模具,进行冷压试验。

加压至400kN 时保压3m in ,然后卸压脱模。

(4)将试样条放在干燥通风的环境中自然干燥至恒重。

1.2　耐火度试验将干燥的试样条按图1所示方式置于电阻炉炉膛中央位置,阶梯升温,每隔50℃观察一次。

取试样条发生深度弯曲并与耐火砖平面接触的温度为结合剂的耐火度。

图1　耐火度测试示意图F ig .1M easu rem en t of the refracto riness of the bond1.3　结合剂X 射线衍射分析将试样条分别在耐火度和高于耐火度温度下保温2h ,冷却后作X 射线衍射分析试验。

1.4　结合剂与超硬磨料的高温浸润性浸润性的测量原理见图2,Η为浸润角。

试验步骤:(1)将结合剂加少量水调成糊状。

(2)在一平坦陶瓷片上均匀涂上厚度适中的糊状结合剂,放入炉中升温至预定温度,保温2h 后,随炉冷却。

(3)将金刚石(或cBN )均匀分散地撒在熔融后的结合剂表面,小心放入炉中,再次升温至步骤(2)中的温度,保温2h 后,随炉冷却。

(4)在显微图像分析系统下观察结合剂对金刚石或cBN 的浸润性。

(5)用量角器量出不同温度下结合剂与磨粒之间的浸润角。

考虑到金刚石颗粒的自重作用,在本试验中统一采用晶型好的40 50金刚石,并且要求在步骤(2)完成后,熔融结合剂层的厚度不得超过金刚石高度的2 3。

图2　浸润角测量原理图F ig .2Schem atic diagram fo r m easu rem en t of adhesi onangle betw een the bond and diamond1.5　抗折强度试验将180目白刚玉与结合剂分别以75 25、70 30、6535、60 40的比例混合均匀,根据结合剂的耐火度和结合剂的类型,在一定的烧成温度范围内进行热压烧结试验,在D KZ -5000型电动抗折试验机上测定热压试样条的强度。

2　试验结果与讨论耐火度试验结果表明,结合剂在600℃发生深度弯曲并与耐火砖平面接触。

图3　结合剂加热到600℃后的X 射线衍射图谱F ig .3XRD pattern of the bond after heatingat the temperatu re of 600℃图4　结合剂加热到850℃后的X射线衍射图谱F ig.4XRD pattern of the bond after heatingat the temperatu re of850℃图3和图4分别为结合剂经600℃和850℃温度处理后的的X射线衍射图谱。

图3和图4表明,在600℃温度下,结合剂以非晶玻璃态形式存在,同时还存在少量的ZnO晶体。

在850℃温度下,结合剂完全以纯玻璃态形式存在。

故温度高于850℃时,结合剂是一种纯玻璃态结合剂。

结合剂的耐火度为600℃,属于烧熔结合剂。

又由于烧熔结合剂烧后近似于玻璃体,故其化学成分决定其热膨胀系数。

根据玻璃的膨胀系数加和公式[2～3]。

Α=P1Α1+P2Α2+P3Α3+…+P iΑi+…计算出本结合剂的热膨胀系数为4.89×10-6 ℃。

各化学成分的经验膨胀系数[3]见表2所示。

金刚石和cBN的热膨胀系数分别为4.50×10-6 ℃(750℃)和4.30×10-6 ℃(700℃)[4],结合剂的热膨胀系数与磨料的热膨胀系数相近。

表2　结合剂中各化学成分的经验膨胀系数 (10-7 ℃)T ab le2　Experien tial expan si on coefficien t of every componen t成分Si O2A l2O3B2O3N a2O K2O CaO M gO Fe2O3Pb3O ZnO经验膨胀系数0.675.54.3343.239166.6713.38.335.33 图5是结合剂与金刚石颗粒一起烧至700℃并保温2h后的显微照片。

结合剂表面基本呈水平状铺开,金刚石颗粒被埋入熔融的具有光泽的结合剂中。

由于cBN颗粒比较小,与结合剂一起升温至700℃后发现其已经被埋入结合剂中。

因此,结合剂对cBN颗粒的浸润角Η的测定比较困难。

既然cBN颗粒能被没入结合剂中,说明结合剂对cBN颗粒的浸润性较好。

根据结合剂的耐火度(600℃)和结合剂的类型(烧熔结合剂),选择其热压烧成温度为850℃,表3为不同砂结比的结合剂的热压抗折强度值。

砂结比为615∶315时,热压烧结块的抗折强度值最高,达到12517M Pa,是一种低熔高强度结合剂。

图5　结合剂与金刚石升温至700℃后的显微照片F ig.5M icrograph of the bond and diamondafter heating at700℃表3　砂结比与抗折强度的关系T ab le3R elati on betw een rati o of ab rasive-bondand the bending strength砂结比7.5:2.57.0:3.06.5:3.56.0:4.0抗折强度(M Pa)82.8104.2125.7107.73　结论综上所述,本试验得出以下结论:(1)本结合剂以黏土、硼玻璃和铅玻璃为主要原料,耐火度为600℃,热膨胀系数为4.89×10-6 ℃。