專利名稱：低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑，具體涉及一種低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具 陶瓷結(jié)合劑的制備方法。
背景技術(shù)：
常見的陶瓷結(jié)合劑磨具主要有砂輪、油石、珩磨條、磨盤和磨頭等，決定陶瓷結(jié)合 劑磨具性能的關(guān)鍵是結(jié)合劑的性能。結(jié)合劑性能的提高要求燒結(jié)溫度較高，但由于CBN在 高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂牧浇Y(jié)構(gòu)失去其超硬性，并且陶瓷結(jié)合劑中的起催熔作用的堿金 屬氧化物會(huì)在800°C以上強(qiáng)烈腐蝕CBN。為充分發(fā)揮超硬磨料的磨削潛力，解決問(wèn)題的思路 之一是降低燒結(jié)溫度，但是降低燒結(jié)溫度往往意味著犧牲結(jié)合劑的強(qiáng)度。多年來(lái)，大家都在 致力尋找這樣一種低熔高強(qiáng)陶瓷結(jié)合劑，既能最大發(fā)揮磨料的磨削能力，又能保證結(jié)合劑 的把持強(qiáng)度。但利用傳統(tǒng)的方法制備比較困難，結(jié)合劑仍然燒結(jié)溫度高，強(qiáng)度低，抗沖擊、抗 疲勞性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種耐火度低、抗折強(qiáng)度高、流動(dòng)性好的低 溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法，其中，包括以下步驟1)按重量百分比取35 75%的a、2 15%的b、5 20%的c和5 25%的d 混勻，研磨后過(guò)100 300目篩，得混合料；所述a為硅酸或二氧化硅，所述b為氫氧化鋁或 三氧化二鋁，所述c為無(wú)水碳酸鈉或氧化鈉，所述d為硼酸或三氧化二硼；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以2 10°C /min的速 率升溫到500°C，再以3 8°C /min的速率升溫到700°C，然后以1 5°C /min的速率升溫 到900°C，最后以2 7°C /min的速率升溫到1200 1400°C后熔煉1 6h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于50 150°C下干燥1 6h，研磨，過(guò)100 300 目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米氧化物混勻，納米氧化物重量為基礎(chǔ)陶 瓷結(jié)合劑的0. 2 15%，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。進(jìn)一步，所述步驟4中的納米氧化物為納米Cr2O3或/和納米&02或/和納米V2O3 或/和納米WO3。本發(fā)明的積極效果是(1)耐火度低本發(fā)明通過(guò)向基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中添加納米氧化物，可使基礎(chǔ)陶瓷 結(jié)合劑的耐火度降低10 50°C，達(dá)到650 700°C。(2)流動(dòng)性好本發(fā)明通過(guò)向基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中添加納米氧化物，可使其流動(dòng)性 提高5 25%，達(dá)到110 145%。
(3)抗折強(qiáng)度高本發(fā)明通過(guò)向基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中添加納米氧化物后，基礎(chǔ)陶瓷 結(jié)合劑的抗折強(qiáng)度可提高5 45%，達(dá)到40 lOOMPa。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1)按重量百分比取47. 5%的二氧化硅、11. 5%的氫氧化鋁、17.0%的無(wú)水碳酸鈉 和24. 0%的硼酸混勻，研磨后過(guò)200目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以5°C /min的速率升 溫到500°C，再以4°C /min的速率升溫到700°C，然后以2°C /min的速率升溫到900°C，最后 以3°C /min的速率升溫到1300°C后熔煉3h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于100°C下干燥4h，然后在高能球磨機(jī)中研磨2h， 過(guò)300目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米Cr2O3混勻，納米Cr2O3重量為基礎(chǔ)陶瓷 結(jié)合劑的6. 0%，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加6. 0%的納米Cr2O3后，結(jié)合劑的耐火度為650 700°C，流 動(dòng)性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。實(shí)施例2:1)按重量百分比取65.0%的硅酸、8.0%的氫氧化鋁、12.0%的無(wú)水碳酸鈉和 15.0%的硼酸混勻，研磨后過(guò)300目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以4°C /min的速率升 溫到500°C，再以3°C /min的速率升溫到700°C，然后以2°C /min的速率升溫到900°C，最后 以3°C /min的速率升溫到1300°C后熔煉4h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于150°C下干燥lh，然后在滾動(dòng)球磨機(jī)中研磨12h， 過(guò)200目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米V2O3混勻，納米V2O3重量為基礎(chǔ)陶瓷結(jié) 合劑的2. 0 %，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加2.0%的納米V2O3后，結(jié)合劑的耐火度為650 700°C，流動(dòng) 性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。實(shí)施例3 1)按重量百分比取47. 5%的二氧化硅、11. 5%的氫氧化鋁、17.0%的無(wú)水碳酸鈉 和24. 0%的硼酸混勻，研磨后過(guò)100目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以5°C /min的速率升 溫到500°C，再以4°C /min的速率升溫到700°C，然后以3°C /min的速率升溫到900°C，最后 以2V /min的速率升溫到1400°C后熔煉2h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于50°C下干燥6h，然后在研磨機(jī)中研磨7h，過(guò)100 目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米&02混勻，納米&02重量為基礎(chǔ)陶瓷
4結(jié)合劑的2. 0 %，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加2. 0%的納米&02后，結(jié)合劑的耐火度為650 700°C，流 動(dòng)性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。實(shí)施例4 1)按重量百分比取47. 5%的二氧化硅、11. 5%的氫氧化鋁、17.0%的無(wú)水碳酸鈉 和24. 0%的硼酸混勻，研磨后過(guò)200目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以6°C /min的速率升 溫到500°C，再以4°C /min的速率升溫到700°C，然后以3°C /min的速率升溫到900°C，最后 以2V /min的速率升溫到1200°C后熔煉6h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于80°C下干燥4h，然后在滾動(dòng)球磨機(jī)中研磨6h，過(guò) 200目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米WO3混勻，納米WO3重量為基礎(chǔ)陶瓷結(jié) 合劑的4. 0%，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加4. 0%的納米WO3后，結(jié)合劑的耐火度為650 700°C，流動(dòng) 性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。實(shí)施例5 1)按重量百分比取60. 6%的二氧化硅、9. 5%的三氧化二鋁、12. 5%的氧化鈉和 17. 4%的三氧化二硼混勻，研磨后過(guò)100目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以5°C /min的速率升 溫到500°C，再以3°C /min的速率升溫到700°C，然后以2°C /min的速率升溫到900°C，最后 以3°C /min的速率升溫到1300°C后熔煉5h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于100°C下干燥4h，然后在高能球磨機(jī)中研磨6h， 過(guò)100目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米Cr2O3混勻，納米Cr2O3重量為基礎(chǔ)陶瓷 結(jié)合劑的6. 0%，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加6. 0%納米Cr2O3后，結(jié)合劑的耐火度為650 700°C，流動(dòng) 性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。實(shí)施例6 1)按重量百分比取47. 5%的二氧化硅、11. 5%的氫氧化鋁、17.0%的無(wú)水碳酸鈉 和24. 0%的硼酸混勻，研磨后過(guò)200目篩，得混合料；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以8°C /min的速率升 溫到500°C，再以5°C /min的速率升溫到700°C，然后以3°C /min的速率升溫到900°C，最后 以2V /min的速率升溫到1300°C后熔煉4h ；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于80°C下干燥6h，然后在滾動(dòng)磨機(jī)中研磨8h，過(guò) 200目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米氧化物混勻，納米氧化物包括Cr2O3和
5Zr02，Cr203和&02的重量分別為基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑的6. 0%和2. 0%，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合 劑。 本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑經(jīng)壓制、干燥、燒成等工藝，分別測(cè)定結(jié)合劑的耐火度、流動(dòng) 性和抗折強(qiáng)度。結(jié)果顯示添加6. 0%的納米Cr2O3和2. 0%的納米&02后，結(jié)合劑的耐火 度為650 700°C，流動(dòng)性為110 145%，抗折強(qiáng)度為40 lOOMPa。
權(quán)利要求
一種低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按重量百分比取35～75％的a、2～15％的b、5～20％的c和5～25％的d混勻，研磨后過(guò)100～300目篩，得混合料；所述a為硅酸或二氧化硅，所述b為氫氧化鋁或三氧化二鋁，所述c為無(wú)水碳酸鈉或氧化鈉，所述d為硼酸或三氧化二硼；2)將步驟1制得的混合料熔煉后水淬，所述熔煉的條件是以2～10℃/min的速率升溫到500℃，再以3～8℃/min的速率升溫到700℃，然后以1～5℃/min的速率升溫到900℃，最后以2～7℃/min的速率升溫到1200～1400℃后熔煉1～6h；3)將步驟2水淬后制得的產(chǎn)物于50～150℃下干燥1～6h，研磨，過(guò)100～300目篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；4)將步驟3制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米氧化物混勻，納米氧化物重量為基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑的0.2～15％，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法，其特征在 于所述步驟4中的納米氧化物為納米Cr2O3或/和納米&02或/和納米V2O3或/和納米 WO3。
全文摘要
一種低溫高強(qiáng)立方氮化硼磨具陶瓷結(jié)合劑的制備方法，按重量百分比取35～75％的a、2～15％的b、5～20％的c和5～25％的d混勻，研磨過(guò)篩，1200～1400℃熔煉1～6h，水淬，干燥，二次研磨，二次過(guò)篩，制得基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑；將制得的基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑與納米氧化物混勻，納米氧化物重量為基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑的0.2～15％，制得本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑；所述a為硅酸或二氧化硅，所述b為氫氧化鋁或三氧化二鋁，所述c為無(wú)水碳酸鈉或氧化鈉，所述d為硼酸或三氧化二硼。通過(guò)向基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑中添加納米氧化物，可使基礎(chǔ)陶瓷結(jié)合劑的耐火度降低10～50℃，流動(dòng)性提高5～25％，抗折強(qiáng)度提高5～45％。
文檔編號(hào)C04B35/63GK101993249SQ20101051947
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者徐三魁, 李穎, 栗正新, 趙志偉, 鄭紅娟, 閆國(guó)進(jìn) 申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)