陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用

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金刚石磨具用陶瓷结合剂及其研究进展

综述与评述Summary &Review1前言金刚石磨具属于超硬材料磨具的一种，超硬材料磨具所使用的磨料主要有金刚石和CBN，结合剂主要有树脂结合剂、金属结合剂以及陶瓷结合剂。

采用陶瓷结合剂的普通磨具烧成温度通常在1250℃以上，而陶瓷结合剂的超硬磨具的烧成温度一般不能超过1000℃，且通常情况下金刚石磨具比CBN 磨具的烧成温度还要低一些，这类磨具所用的陶瓷结合剂被称为低熔结合剂[1、2]。

金刚石磨具具有磨料硬度高、磨粒锋利、导热率高、磨削温度较低、磨削能力强、磨具磨损小、使用寿命长的特点，与树脂、金属结合相比，陶瓷结合剂金刚石磨具同时还具有耐热性好、耐油、耐水、耐酸碱腐蚀性好的特点，能适应不同冷却液条件下的磨削，保形性好、磨削精度高，且由于陶瓷磨具中气孔较多，有利于冷却和排屑，磨削时也不易堵塞和发热，较少发生烧伤工件的情况。

磨具自锐性好、修整周期长，易于修整且修整维护费用适中，能够很好地满足难加工材料和一般材料的高精度磨削，磨削效率高，适合用于数控磨床和自动化生产线上的磨削加工等。

[3]随着科技的发展和新型材料的涌现，机械加工范围在不断扩大，对加工质量的要求也越来越高，陶瓷结合超硬材料磨具的市场越来越大。

边华英1，段爱萍1，王学涛2（1.河南建筑材料研究设计院有限责任公司，郑州450002；2.中国机械工业国际合作有限公司，郑州450018）陶瓷结合剂金刚石磨具烧成温度通常在800℃以下,所用结合剂为低熔结合剂，低熔陶瓷结合剂常由各种氧化物直接配制熔炼而成。

本文概述了金刚石磨具用低熔陶瓷结合剂及其研究进展，对于近年来各高校、企业研究团队在相关金刚石磨具及其所用陶瓷结合剂方面研究的文献技术资料进行了简单分析。

金刚石磨具，低熔陶瓷结合剂（1971~），女，汉族，河南柘城人，硕士，高级工程师，主要从事陶瓷研究工作。

河南省重点科技攻关项目（142102210545）；河南省科学院重点研发项目（微波烧结法制备陶瓷刚玉磨料及其绿色专用结合剂的研究）。

金刚石磨具用陶瓷结合剂及成型技术的研究

西安建筑科技大学硕士学位论文 used in diamond abrasive tools. Three vitrified bonds were made, namely bond No.1 by using tribasic base R2O-Al2O3-B2O3-SiO2 as basic vitrified bond, bond No.2 by adding appropriate alkali metal oxide MgO、 ZnO and fluoride CaF2 in the bond No.1, and bond No.3 by adding appropriate rare-earth metal oxide CeO2 in the bond No.2. Meanwhile the vitrified bond was used above. the paper studied effect of cold isostatic pressing、 formula and sintering process on properties of vitrified bond diamond abrasive tools, to select better property of formula and sintering process through comprehensive analysis, D45W5 grinding wheel prepared by unidirection pressing、bidirectional pressing and cold isostatic pressing respectively, to do simulated grinding test and analyz systematically effect of molding process factors on grinding properties of wheel. The study result showed that: with the increase of the alkali earth metal ratio in vitrified bond, mechanical properties of vitrified bond significantly improved, melting temperature significantly reduced, and the thermal expansion coefficient reduced from 6.61× 10-6/℃ to 5.37× 10-6/℃, adding appropriate alkali metal compounds MgO、ZnO、 CaF2 and rare-earth metal oxide CeO2 into basic vitrified bond, the bond had got better wettablility for diamond at sintering temperature, and it combined well with diamond abrasives to improved the strength of the bond, the samples of diamond abrasive tools were prepared with the above mentioned bonds, the bending strength and rockwell hardness of diamond abrasive tools made of NO.3 were significantly higher than diamond abrasive tools made of the other two vitrified bonds; Volume density of samples increased with the raise of cold isostatic forming pressure in 100~260MPa range, when the forming pressure was 220MPa, it reached to 2.34g/cm3, and then tended to be constant, or 16.4% and 15.8% higher than that of the samples by unidirection pressing and bidirectional pressing respectively. As cold isostatic forming pressure rose, the volumetric shrinkage of samples unsintered increased, the shrinkage of samples sintered fluctuated around 0.18%, but the bending strength of samples sintered were firstly increased and then decreased, when the forming pressure was 180MPa, it reached to 93.48MPa, or 60.7% and 42.5% higher than that of the samples by unidirection pressing and bidirectional pressing respectively; As vitrified bond content rose from 23% to 35%, bending strength and grinding ratio of sintered samples by CIP were increased graduarally, when vitrified bond content reached 35%, the

金刚石磨具用陶瓷结合剂的研究

金刚石磨具用陶瓷结合剂的研究陶瓷金刚石磨具有着广泛的应用前景,本课题针对金刚石磨具用陶瓷结合剂进行了系统的研究,探讨了陶瓷结合剂的组成以及制备工艺对金刚石磨具用陶瓷结合剂性能的影响。

实验利用三点弯曲剪力仪、扫描电子显微镜,X射线衍射等分析测试仪器,对R2O-MO-B2O3-Al2O3</s ub>-SiO2体系陶瓷结合剂的耐火度、流动性、磨具的抗折强度及磨具的显微结构等进行了深入研究。

实验结果表明:当基础陶瓷结合剂的（R2O+MO）/（A12O3+B2O3）比值在0.916-1.044之间时较为合适,陶瓷结合剂的耐火度为670℃,流动度为170%,磨具试样抗折强度达到55MPa。

向基础陶瓷结合剂中加入不同含量的AlF3添加剂,随着AlF3添加量的增加,结合剂耐火度下降,流动性增大,添加质量百分比为1%AlF3的磨具试样的抗折强度提高到60MPa,向基础结合剂中添加不同含量的TiO2添加剂,随着TiO2添加量的增加,结合剂耐火度上升,流动性不变,添加质量百分比为1%TiO2的磨具试样的抗折强度提高到59MPa。

用于陶瓷加工的金刚石磨具

用于陶瓷加工的金刚石磨具王双喜1,2　刘雪敬2　孙家森2(1哈尔滨工业大学材料科学与工程学院　150001)　(2佛山市地天泰磨具有限公司　528000)摘　要　介绍了金刚石磨具的结构,详细阐述了在陶瓷砖用烧结金属结合剂和树脂结合剂金刚石磨具制备中金刚石磨料的选择和应用,以及结合剂的种类和结合剂对金刚石磨轮性能的影响。

关键词　金刚石　磨具　金属结合剂　树脂结合剂　前言装饰用的陶瓷砖具有硬度高、花色丰富、运输方便、施工快等优点,深受大众青睐。

但这些材料很难或不能采用普通的加工方法进行加工,金刚石磨具磨削仍然是陶瓷材料最有效的加工方法。

金刚石磨具按结合剂不同分为烧结金属结合剂金刚石磨具、电镀金属结合剂金刚石磨具、树脂结合剂金刚石磨具、陶瓷结合剂金刚石磨具。

目前,陶瓷行业用的较多的是烧结金属结合剂金刚石磨具和树脂结合剂金刚石磨具。

金刚石磨具一般由金刚石层(磨料层或工作层)、过渡层(非金刚石层)、基体三部分组成。

金刚石层由金刚石磨料和结合剂共同组成的压制层,是磨具的工作部分,起磨削作用;过渡层由结合剂粉末构成的压制层,不含金刚石磨料,是工作层与基体之间的过渡部分,使工作层和基体牢固结合,保证工作层被充分利用;基体起支撑压制层的作用,并便于装卡磨具,在使用时用法兰盘通过基体把磨具装卡在磨床主轴上。

金刚石磨具的性能由基体、金刚石磨料和结合剂共同决定,而结合剂对金刚石的结合力对磨具的使用性能和使用寿命起决定作用。

1　烧结金属结合剂金刚石磨具烧结金属结合剂金刚石磨具结合强度高,成形性好,耐高温,导热性和耐磨性好,使用寿命长,可承受较大的负荷。

它主要用于陶瓷、光学玻璃、半导体、宝石等非金属硬脆材料的粗磨、半精磨工序,尤其适用于深磨、成形磨削等(要求磨具形状保持性较好)加工场合。

烧结金刚石磨具经配料、混料、热压(或冷压)烧结、后加工等工序制备而成。

烧结金属结合剂金刚石磨具所用的原材料,包括磨具基体、金刚石磨料、结合剂三大类。

新型金刚石磨块的研发与应用

目前，以国内外现有建筑陶瓷抛光线有效保
研究开发冷等静压技术结合无压烧结技术制备高效、精密金刚石磨块。采用冷等静压技术使材料
获得相对密度较高（６０％～８０％）且密度非常均匀的材料结构，采用无压烧结技术可以在还原气氛环境下实现材料的活化烧结并且实现材料气孔率的可控（７５％～８５％相对密度），满足材料在精磨抛光阶段抛光效率高、效果好、无 “ 磨花” 的技术要
金刚石磨块与菱苦土结合碳化硅磨块相比，平均使用寿命提高１００倍以上，磨削效率提高２０％，使用成本、电力消耗、工业废渣排放分别是
能的橡胶材料，实现金刚石磨块与橡胶材料固结
复合，使该磨削材料具备减震消音功能。（２）应用仿形技术原理设计开发金刚石磨块
的几何形状。在应用过程中，由于金刚石磨块运
动轨迹和速度的不同，为了减少磨削材料与被磨
力和投入，已经成为影响建筑陶瓷业健康发展的制约因素。奔朗公司经过７年的研究开发，在国内外率先批量生产出能够满足客户工业化生产需求
的金刚石磨块，由于具有原创技术，奠定了金刚石磨块在国内外市场的技术领先和竞争优势。
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新型金刚石磨块的研发与应用
广东奔朗新材料股份有限公司
新型金刚石磨块是本公司在国际上率先成功

陶瓷结合剂金刚石磨具用于陶瓷干磨的探索

陶瓷结合剂金刚石磨具用于陶瓷干磨的探索
李彩霞;关岩;魏征;刘亚东;徐晓伟
【期刊名称】《中国陶瓷》
【年(卷),期】2007(43)9
【摘要】对比了三种不同结合剂的金刚石磨边轮在陶瓷砖边棱干法磨削工序中的使用情况。

实验表明,树脂结合剂磨具磨损快并易在陶瓷砖上产生黑痕,金属结合剂磨具易发生粘刀现象而且被磨陶瓷砖表面光洁度低,相比之下,在同样的工况条件下,陶瓷结合剂磨具既不产生黑痕,能得到较好的表面光洁度,又有较好的自锐性。

说明陶瓷结合剂金刚石磨具比较适合于陶瓷砖干磨工序。

【总页数】3页(P55-56)
【关键词】陶瓷结合剂;金刚石砂轮;干法磨削
【作者】李彩霞;关岩;魏征;刘亚东;徐晓伟
【作者单位】北京科技大学材料学院无机非金属材料系;广东奔朗超硬材料制品有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG74
【相关文献】
1.河南工业大学材料学院与印度Sanwa金刚石工具有限公司举行陶瓷结合剂金刚石磨具技术转让签字仪式 [J],
2.氧化钛对陶瓷结合剂金刚石磨具性能及结构的影响 [J], 肖攀;张松;刘旭辉
3.陶瓷结合剂含量对金刚石磨具性能影响研究 [J], 潘晓毅;谢德龙;林峰;陈超;肖乐银;陈家荣;莫培程
4.新型纳米陶瓷结合剂——制造高性能陶瓷金刚石和CBN磨具 [J],
5.碱金属氧化物Na_(2)O对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响 [J], 梅涛;黄启忠;王绍斌;潘富强;冯秀鹏;李洪雪
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超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的研制

超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的研制纳米金刚石的可分散性和抗氧化能力的好坏直接影响着超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具的性能。

本实验综合利用二氧化硅包覆法和高分子网络凝胶法（P-G法）来提高纳米金刚石的可分散性和抗氧化能力以及制备低温陶瓷结合剂，为研制性能优良的超精磨陶瓷结合剂纳米金刚石磨具奠定基础。

以PVP为偶联剂，TEOS为SiO2前驱体，通过二氧化硅包覆法合成二氧化硅包覆纳米金刚石（ND/SiO2）的复合体。

采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射显微镜（HRTEM）对ND/SiO2复合体的结构和颗粒形貌进行分析；运用综合热分析（DSC-TG）和马尔文激光粒度仪分析ND/SiO2复合体的抗氧化性和粒度分布状态。

实验结果显示：ND/SiO2复合体为核/壳结构，无定形SiO2均匀包覆在纳米金刚石表面，包覆层厚约为5nm；ND/SiO2复合体的抗氧化温度比原始纳米金刚石的提高约100℃，同时其能稳定分散在多组分无机盐水溶液中，平均粒度约为200nm。

通过P-G法制备陶瓷结合剂以及ND/SiO2-陶瓷结合剂复合粉体，并对陶瓷结合剂和含ND/SiO2的陶瓷磨具的烧结温度进行考察。

运用DSC-TG、XRD和FESEM（场发射电子显微镜）对凝胶体的热分解、烧结后试样的物相组成、显微组织以及磨具中纳米金刚石颗粒分布状态进行分析；利用三点弯曲法和热膨胀仪测定烧结试样的抗折强度和陶瓷结合剂的热膨胀系数。

实验结果显示：凝胶体在500℃煅烧时，可得到组分均匀的陶瓷结合剂粉体；陶瓷结合剂的最佳烧结温度为630℃，其组织结构较为良好，抗折强度为62.7MPa，热膨胀系数为6.0×10-6/℃；磨具试样的最佳烧结温度为640℃，抗折强度为73.1MPa，气孔率为26.17%。

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。

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

2007年12月总第162期　第6期金刚石与磨料磨具工程D iamond&Abrasives EngineeringDec.2007Serial.162　No.6文章编号:1006-852X(2007)06-0051-03磨PC D刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究3侯永改　彭　进　邹文俊　路朋献　马秋花(河南工业大学材料科学与工程学院,郑州450007)摘　要　本文研究制备Na2O-B2O3-Si O2-A l2O3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685℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.35×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能。

制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后,磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值,分别58.61MPa和77.9。

用其磨削PC D刀片时锋利性好,磨削中间不需修整,砂轮耐用度高。

运用扫描电子显微镜(SE M)分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀。

关键词　PC D刀具;陶瓷结合剂;金刚石砂轮;微观结构中图分类号　T Q164;TG74 文献标识码　AStudy on v itr i f i ed bond d i a m ond tools for gr i n d i n g PCD cutterHo u Yo ngga i　P eng J i ng　Zo u W en jun　Lu P engxi an　M a Q iuhua(College of M aterials Science and Engineering,Henan U niversity of Technology,Zhengzhou450007,China)Abstract　Na2O-B2O3-Si O2-A l2O3multi-component syste m matrix glass was chosen t o p r oduce l ow-te mperature vitrified bond.Itwas found that vitrified bond with refract ory685℃,fluidity110%～130%,and ther mal expansi on5.35×10-6℃-1was more fit f or p reparing dia mond t ools.The bending strength and hardness of vitrified bond dia mond t ools were res pectively58.61 M Pa and77.9when sintered under temperature of725℃.W hen grinding PC D blade,vitrified bond dia mond t ools showed g ood shar pness and l ong life,and it should not be redressed during the machining.The cr oss structure and gr ound surface of vitrified bond dia mond t ool was investigated by means of scanning electr on m icr oscope(SE M).It was found that dia mond grits was bonded fir m ly by vitrified bond and with unifor m m icr ostructure.Keywords　PCD t ools;vitrified bond;dia mond grinding wheel;m icr ostructure0　引言聚晶金刚石(PC D)材料、聚晶立方氮化硼(PC BN)材料,是金刚石或CBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、CBN单晶各向异性的缺点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工[1]。

陶瓷—金属结合剂金刚石磨具的制备与性能研究

陶瓷—金属结合剂金刚石磨具的制备与性能研究针对单独使用陶瓷或金属作为结合剂制备金刚石磨具性能上的不足，论文通过向R2O-B2O3-Al2O3 -SiO2系陶瓷结合剂中添加铁族金属（Ni、Co、Fe），将陶瓷结合剂和金属结合剂的优点加以结合，并添加一定的金刚石制成陶瓷-金属结合剂金刚石磨具。

利用耐火锥法、平面流淌法、三点弯曲法、洛氏硬度、差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜、能谱分析等方法研究铁族金属（Ni、Co、Fe）对陶瓷结合剂性耐火度、流动性、抗折强度、显微结构及磨具气孔率、抗折强度、硬度、显微结构等性能的影响，同时通过磨削试验对所研制的陶瓷-金属结合剂金刚石磨具进行磨削性能的检验。

结果表明，陶瓷结合剂的耐火度随着Co粉加入量的增加而升高，当Fe粉的添加量小于20wt％时，结合剂的耐火度随着Fe粉加入量的增加呈比较明显的降低趋势，而Ni粉的加入对陶瓷结合剂耐火度影响不大；750℃烧结后，所添加的金属粉均有部分发生氧化，陶瓷结合剂与金属Ni（Co）界面连接转变Ni（Co）-NiO（CoO）-陶瓷结合剂之间的化学结合，结合较为紧密，而陶瓷结合剂与金属Fe粉的结合界面却出现了明显的裂纹；添加金属粉后，结合剂的抗折强度均有不同程度的提高，其中添加25wt%Co的结合剂强度最高，达到75.42MPa，比基础结合剂（52.59MPa）提高了43.39%。

铁族金属（Ni、Co、Fe）的添加对金刚石磨具抗折强度和硬度均有一定程度的提高，在适当的烧结温度下，Ni、Co、Fe 添加量分别为15wt%、10wt%、5wt%时均能较好地改善金刚石磨具的显微结构，大幅度提高试样的抗折强度和硬度；烧结温度对磨具试样性能也有一定影响，添加15wt%Ni、10wt%Co、5wt%Fe的金刚石磨具试样最佳烧结温度分别为780℃、810℃、780℃；用添加10wt%Co的陶瓷-金属结合剂制成金刚石砂轮进行PDC外圆磨削时，使用寿命是树脂结合剂砂轮的2～3倍，比市售陶瓷结合剂砂轮提高近10%，加工表面质量也得到很大改善，磨削效率有所提高。

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）。

陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用

陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用摘要：对国内外陶瓷结合剂金刚石磨具的研究进行了分析，讨论了当前陶瓷结合剂金刚石磨具存在的问题，并对其在工业生产中的实际应用进行了探讨。

关键词：陶瓷结合剂；金刚石磨具；研究与应用1 前言陶瓷结合剂金刚石磨具具有优异的性能，不仅具备金刚石的高硬度、高耐磨度、高导热率、磨粒锋利等特点，另一方面也结合了陶瓷结合剂的各方面优点，具有良好的耐热、耐水、耐油和耐酸碱等方面的特点，这使其不仅具有比普通磨粒更强的磨削能力，而且磨耗比较小，具有较长的使用寿命，能承受的磨削温度也较高，同时具有较高的磨削精度。

磨具可以长时间保持良好的形状，此外陶瓷结合剂金刚石磨具还具有较多的气孔，从而可以方便实现冷却和排屑，磨削时不容易出现堵塞和烧伤工件等问题。

陶瓷结合剂金刚石磨具自锐性好，修整时间间隔长；修整容易，维护费用低[1]。

正是由于陶瓷结合剂金刚石磨具性能非常优异，因此在工业生产中具有十分重要的应用。

在其出现之后，欧美发达国家将其应用于晶圆（半导体硅片和太阳能硅片），金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，硬质合金，新型工程结构陶瓷，宝石，水晶，稀土材料（磁性材料）等高硬脆材料的机械加工中，通过对其的应用，极大的提升了相关产业的经济效益[2]。

陶瓷结合剂金刚石磨具在我国应用也比较多，我国陶瓷结合剂超硬磨具技术发展也十分迅速，但是就目前而言，陶瓷结合剂金刚石磨具的生产技术水平还不够高，和西方发达国家的差距还比较大。

随着我国工业的发展，汽车、航天和机床加工等行业对陶瓷磨具的需求进一步扩大，因此对加强陶瓷结合剂金刚石磨具相关工艺的研究，提高我国陶瓷结合剂金刚石磨具生产制造水平，对于我国相关行业的发展具有十分重要的意义。

2 陶瓷结合剂金刚石磨具研究现状2.1 国外研究现状陶瓷结合剂金刚石磨具已经有较长时间的历史，国外对于陶瓷结合剂金刚石磨具的研究起于上个世纪，上个世界40年代美国公司就首次生产出了陶瓷结合剂金刚石磨具，随后其它国家也相继研发出了这一产品，出现了很多生产陶瓷结合剂金刚石磨具的企业，诸如日本的日陶集团、德国的温特公司和英国的尤妮康公司等。

低温高强陶瓷结合剂的研究与制备

低温高强陶瓷结合剂的研究与制备陶瓷结合剂金刚石砂轮磨具由于具有磨削效率高、磨削温度低、加工精度易控制和使用寿命长等优点而广泛应用于硬质合金、铸铁和金属陶瓷等超硬材料的生产加工中。

陶瓷结合剂的性能直接影响到金刚石砂轮磨具的制备、结构和性能,因此,制备低烧结温度、高抗折强度和低热膨胀系数的陶瓷结合剂已成为国内外学者研究的热点。

本文利用DSC、XRD、FTIR和SEM等测试分析了各添加物对陶瓷结合剂显微结构的影响,利用抗折强度、热膨胀系数和润湿包覆性等测试分析了各添加物对陶瓷结合剂性能的影响。

利用SEM和超景深三维显微镜分析了陶瓷结合剂和金刚石颗粒复合烧结体的显微结构。

分析了Al2O3含量的变化对SiO2-B2O3-Al2O3-CaO系基础陶瓷结合剂结构和性能的影响。

结果表明:随着Al2O3含量的增加,Al组陶瓷结合剂烧结体均以玻璃相为主,有利于陶瓷结合剂对金刚石颗粒的润湿包覆,但其主晶相SiO2和Al2SiO5的析晶量在减少,同时,其热膨胀系数在增加,其最佳抗折强度对应的烧结温度向高温方向偏移。

以综合性能较好的Al-1作为基础陶瓷结合剂,通过改变Li2O含量,研究其对该陶瓷结合剂结构与性能的影响。

结果表明:随着Li2O含量的增加,Li组陶瓷结合剂烧结体中生成新的主晶相LixAlxSi3-x-x O6,并且烧结体中SiO2、Al2SiO5和LixAlxSi3-xO6晶体的含量均在增加。

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陶瓷结合剂是一种常用的材料，用于将金刚石颗粒固定在工具表面，以提高工具的使用寿命和性能。

金刚石颗粒把持力是评价陶瓷结合剂性能的重要指标之一。

本文旨在研究陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力的影响，并提供一种检测方法。

我们需要了解金刚石颗粒把持力的概念。

金刚石颗粒把持力是指陶瓷结合剂与金刚石颗粒之间的结合强度，即金刚石颗粒在应力作用下的抗剥离性能。

金刚石颗粒把持力的好坏直接影响到工具的使用寿命和加工效果。

为了研究陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力的影响，我们可以采用剪切强度测试方法。

具体步骤如下：首先，将陶瓷结合剂和金刚石颗粒混合均匀，并将其涂覆在试样上。

然后，将试样放入剪切测试仪中，施加剪切力使金刚石颗粒受到剪切应力。

通过测量试样的剪切强度，可以评估陶瓷结合剂对金刚石颗粒的把持力。

在进行实验时，我们可以选择不同种类和配比的陶瓷结合剂，并将其与金刚石颗粒进行组合，以研究不同组合对金刚石颗粒把持力的影响。

同时，我们还可以控制其他因素，如温度、压力等，来观察它们对金刚石颗粒把持力的影响。

实验结果显示，陶瓷结合剂的种类和配比对金刚石颗粒的把持力有着显著的影响。

一些陶瓷结合剂具有较高的结合强度，能够有效地将金刚石颗粒固定在工具表面，从而提高工具的使用寿命和性能。

而另一些陶瓷结合剂的结合强度较低，导致金刚石颗粒易于剥离，降低了工具的使用寿命。

温度和压力也对金刚石颗粒把持力有一定影响。

在一定范围内，温度和压力的增加可以提高陶瓷结合剂与金刚石颗粒之间的结合强度，从而提高金刚石颗粒的抗剥离性能。

然而，当温度和压力超过一定范围时，可能会导致陶瓷结合剂的烧结和变形，从而降低金刚石颗粒的把持力。

陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力具有重要影响。

通过剪切强度测试方法，我们可以评估不同种类和配比的陶瓷结合剂对金刚石颗粒的把持力。

同时，温度和压力也是影响金刚石颗粒把持力的重要因素。

这些研究结果对于优化陶瓷结合剂的配方设计和提高工具的使用寿命具有重要意义。

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]。

陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力检测的研究

ｄｉｍｏｇｉ，ａｍｅｈａｉａｍｏｅｆｃｌｕａｉｈｄｉｇｓｒｎｇｈｗａｂｕｌ．Ａａｎｄｒｔｃｎｃｌｄｌｏｒａｃｌｔｎｇｏｌｎｔｅｔｓｉｔ
ｍａｈｅｔｃｌｍｏｄｌｏｆｒｌｔｏｅｗｅｎｈｏｄｉｔｅｇｔｎｅｓｌｔｅｔｂｒｓｖｔｍａｉａｅｅａｉｎｂｔｅｌｎｇｓｒｎｈａｄｔｎｉｅｓｒｎｇｈｏｆａａｉｅｔｏｌｓｄｅｃｅｏｓｗａｄｕｔｄ，ａｉｍｏｏｌｉｔｅｔｔｉｓｃｌｕｌｔｄｔｏｕａａｎｄｄａｎｄｈｄｎｇｓｒｎｇｈｏｆｍａｒｘｗａａｃａｅｈｒｇｈｄｔａｌｓｓｏｆｓｒｅｆｅｅｉｎｔｎｄｃｎａｙｉｅｉｓｏｘｐｒｍｅｓａｏｍｐｕｉｏｆｗａｅｔｎｇｓｔｒ．
第２２卷第５期
２１００年１Ｏ月
超硬材料工程
ＳＵＰＥＲＨＡＲＤＡＴＥＲＩＭＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏ１２２．０ｃ．０１ｔ２Ｏ
陶瓷结合剂对金刚石颗粒把持力检测的研究①
栗正新，杨雪峰，邓相荣，肖长江
Ａｂｔａｔ：ｔｙｈｄａｎｄｓｒｃＴｏｓｕｄｔｅｉｍｏｈｏｄｉｓｒｎｇｈｆｅａｃｌｎｇｔｅｔｏｃｒｍｉｍａｒｘ，ｃｒｃｅｉｔｃｏｆｔｉｈａａｔｒｓｉｓｈｄｎｇｓｒｎｈｗｅｅａｌｚｄｉｈｓａｔｃｅ，ａｄａｍｅｓｉｇｍｅｈｄｂａｅｅｓｌｏｌｉｔｅｇｔｒｎａｙｅｎｔｉｒｉｌｎａｕｒｎｔｏｓｄｏｎｔｎｉｅｓｒｎｈｔｓｉｇｗａｕｅｔｄ．Ｔｈｏｕｏｃｎａｙｉｎｄｐｅｆｃ－ｃｎｓｍｐｔｏｎｏｆｔｅｔｅｇｔｅｔｎｓｓｇｇｓｅｒｇｈｆｒｅａｌｓｓａｒｅｔｏｕｉｈ

陶瓷结合剂金刚石磨具制备工艺研究

致密度和在视频显微镜下的显微结构与日本的陶瓷结合剂磨具试样（见图 $）基本一致。 % &% 陶瓷结合剂磨具制备工艺对其性能和结构的影响吸水率反映了磨具内气孔率的分布状况。吸水率越大，表明磨具内气孔越多，磨粒间结合得不好，磨具的强度不高；吸水率越小，气孔就越少，磨粒结合得越好，磨具的强度越高。而显微结构是反映烧结后获得的磨具微观结构状态，陶瓷结合剂金刚石磨具的抗弯强度反映磨具在受到弯曲应力作用时不发生破裂的极限应力。磨具在磨削时，往往受到弯曲应力的作用，由于磨具的抗弯强度较高，通常不会破裂，但薄片磨具用于切入磨时，磨具就承受较大的
［(］强、反应充分、润湿增加、结合更牢固所致，所以磨
的现状及发展趋势 . 机械科学与技术， !//(， /： ’’% - ’’& 中国标准出版社， " 李志宏 . 陶瓷磨具制造 . 北京： "***： %"’ - %%* % # 王秦生，左宏森，宋张诚 . 金刚石锯片使用性能与结合剂之间的关系 . 郑州工业高等专科学校学报，（%）： "**"， !’ !-% 鹰 . 金刚石制品金属结合剂配方设计探讨 . 金刚石与磨料磨具工程，（"）： "*** / - !! 骆灿彬等 . 特种陶瓷端面磨削的实验研究 . 金刚 & 沈剑云，石与磨料磨具工程，（$）： "**! / - #* $ 012345637 893 ，:)9)4;<37 =<37， :)134>923 893. :93?<@937 A24 @2B<?<@C 23D E<2@ A<@F6@B23G<C 6F H9?@9I<D J63D D92B63D 7@93D4 937 E)<<KC. L3?<@32?9632K M61@32K 6F N<F@2G?6@O P<?2KC Q 52@D （"&）： P2?<@92KC， "**( "& - %! ( 温熙宁，王艳辉等 . 有 >9 涂层的 RS) 与陶瓷结合剂烧结体的显微结构研究 . 硅酸盐通报，（#）： !//# !* - !% 第一作者：夏 #!**($ 长沙市 ;9@C?T1?)6@： U92 V937， R)237C)2 W39H<@C9?O 6F :G9<3G< Q ><G)4 36K67O， R)237C)2， 51323 #!**($ R)932 清，长沙理工大学物理与电子科学学院，

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陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用
陶瓷结合剂金刚石磨具具有磨削精度高、磨削效率高、磨削温度低、使用寿命长、耐酸碱、耐腐蚀、自锐性好等特点,在现代材料加工特别是硬脆材料加工领域应用广泛。

本文主要针对陶瓷结合剂金刚石磨具制备过程中的低温陶瓷结合剂的制备,金刚石磨料的表面改性,润湿剂的选用,烧结工艺和磨削应用等方面进行了研究,并取得了一定的成效。

其主要的研究工作及实验结果概括如下：1)自制HO结合剂,其熔点约为650℃,烧结范围较宽；陶瓷结合剂金刚石磨具的烧成温度在735℃时抗折强度达到最大为90.08MPa；确定了HO陶瓷结合剂金刚石磨具的升降温烧结工艺；HO
陶瓷结合剂金刚石磨具烧成后为产生微晶相锂辉石(LiAlSi2O6),提高磨具强度。

2)对金刚石表面进行镀钛、镀镍和镀铜处理,在与陶瓷磨具同样的温度工艺处理后,冷压自由烧结,表面金属镀层在含氧气氛中会发生化学反应,导致镀层疏松、脱落,并且会使金刚石表面与结合剂的结合处产生缝隙,最终导致陶瓷磨具的强度下降。

3)使用乙醇为溶剂的树脂液作为润湿剂并且其加入量为4wt%时,成型料的
成型性最好,生坯强度可达到5.93MPa,磨具强度最高可达到91.28MPa。

4)金刚石粒度为140/170目的陶瓷结合剂金刚石磨具磨削牌号为YG8的硬质合金后粗糙度为0.5μm～0.9金刚石粒度270/325目的陶瓷磨具磨削后粗糙度为0.1μm～0.3μm,并且磨削效率较高,但表面光洁度相对于同粒度树脂砂轮较差。

磨削PCD材料时,自制每片磨具可磨削1304型PCD1233片,且磨削效率高。

使用HO低温陶瓷结合剂生产的金刚石磨具,相比国内同类产品,在耐磨性、锋利度以及所磨削的工件质量方面,具有一定优势。

陶瓷磨具相对于树脂磨具有以下优势：(1)陶瓷砂轮的磨削效率高；(2)对于陶瓷砂轮可以采用大的进给量,树脂砂轮当采用进给量超过一定数时,会磨不动；
(3)陶瓷结合剂金刚石磨具磨削时几乎不用修整,树脂磨具需要隔段时间修整一次；(4)由于陶瓷砂轮形状保持性好,所以磨削精度相对于树脂砂轮高。