本發(fā)明屬于磨料磨具
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種陶瓷結(jié)合劑及其制備方法，砂輪。
背景技術(shù)：
：超硬材料磨具被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域，例如：汽車、電子、制冷、工具、LED等行業(yè)的精加工，尤其是金剛石和立方氮化硼固結(jié)砂輪，在當(dāng)前的磨削加工技術(shù)中占有主導(dǎo)地位。利用陶瓷結(jié)合劑制成的磨具具有磨削能力強(qiáng)，耐用度高、磨削時(shí)磨具的形狀保持性好的特點(diǎn)，加工出的零件尺寸精度高，自銳性能好，修整間隔時(shí)間長(zhǎng)，并適用于各種冷卻液。目前的陶瓷結(jié)合劑砂輪主要由超硬磨料和陶瓷結(jié)合劑以及填充料混合呈一定的形狀燒結(jié)而成。授權(quán)公告號(hào)為CN103624696B的專利公開(kāi)了一種陶瓷結(jié)合劑、制備方法及陶瓷結(jié)合劑磨具的制造方法。陶瓷結(jié)合劑由二氧化硅、超細(xì)二氧化硅、四硼酸鈉、氧化鋁、碳酸鋰、氧化鋅、氧化鎂、碳酸鋇和氧化鈦制成；將陶瓷結(jié)合劑、金剛石、填料、臨時(shí)粘結(jié)劑按一定比例混合均勻，冷壓成型制成坯塊，將坯塊以3℃/min～5℃/min的升溫速率加熱至300℃～400℃，保溫1h～2h；再以3℃/min～5℃/min的升溫速率加熱至600℃～700℃，保溫1h～2h；再以3℃/min～5℃/min的升溫速率加熱至760℃～820℃，保溫2h～4h，制成陶瓷結(jié)合劑磨具?，F(xiàn)有技術(shù)中，磨具的燒結(jié)過(guò)程時(shí)間很長(zhǎng)、且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，直接導(dǎo)致成本提高，而且現(xiàn)有的陶瓷結(jié)合劑由于具有特定的燒結(jié)溫度，只能夠針對(duì)特定的磨料，不具有普適性，同時(shí)燒結(jié)溫度的調(diào)節(jié)也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種陶瓷結(jié)合劑，其用于磨具制造時(shí)，無(wú)需燒結(jié)過(guò)程，且適用于多種磨料，對(duì)磨料的把持力好，具有普適性。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述陶瓷結(jié)合劑的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種使用上述陶瓷結(jié)合劑的砂輪。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種陶瓷結(jié)合劑，由以下重量百分比的原料制成：硅酸鹽水泥熟料36％～45％，石灰粉15～23％，石膏粉18～26％，粘土12～25％。優(yōu)選的，上述陶瓷結(jié)合劑由以下重量百分比的原料制成：硅酸鹽水泥熟料42％，石灰粉18％，石膏粉22％，粘土18％。本發(fā)明提供的陶瓷結(jié)合劑，硅酸鹽水泥熟料屬于水硬性凝膠物質(zhì)，遇水后經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，能夠快速的膠凝硬化；石灰粉、石膏粉中的化合物和硅酸鹽水泥熟料中的物質(zhì)反應(yīng)，調(diào)節(jié)結(jié)合劑的硬化速度、強(qiáng)度和最終的硬度；粘土用于調(diào)節(jié)水泥的粘度和可塑性；陶瓷粘合劑中各組分配比合理，協(xié)同作用，具有良好的潤(rùn)濕性、硬度和強(qiáng)度，屬于免燒結(jié)的陶瓷結(jié)合劑，可以有效解決目前陶瓷結(jié)合劑存在的高成本、周期長(zhǎng)、穩(wěn)定性差的問(wèn)題。本發(fā)明提供的陶瓷結(jié)合劑，使用時(shí)與水按適當(dāng)?shù)谋壤旌霞纯?，成型速度快，后續(xù)無(wú)需燒結(jié)過(guò)程，自然風(fēng)干或加速烘干即可，避免了傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑因燒結(jié)過(guò)程出現(xiàn)的各種開(kāi)裂發(fā)泡等問(wèn)題，適用于多種磨料，對(duì)磨料的把持力好，具有普適性。該陶瓷結(jié)合劑的原料易得，成本低，使用簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。上述陶瓷結(jié)合劑的制備方法，包括以下步驟：1)按配比取原料混合，球磨、過(guò)篩，得到混合料；2)將混合料在1300℃～1400℃煅燒，煅燒后球磨、過(guò)篩，即得。步驟1)中，球磨的時(shí)間為3～5h。過(guò)篩所用的篩網(wǎng)的目數(shù)為300目?？蛇x擇多次過(guò)300目篩以使篩下物均勻。步驟2)中，煅燒的時(shí)間為5～6h。球磨的時(shí)間為5～8h。球磨至物料的粒徑在10μm以內(nèi)。過(guò)篩所用篩網(wǎng)的目數(shù)為1500目?？蛇x擇過(guò)1500目振動(dòng)篩。本發(fā)明提供的陶瓷結(jié)合劑的制備方法，將原料球磨、過(guò)篩，煅燒后再進(jìn)行球磨、過(guò)篩，省去了傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑制備工藝過(guò)程中的快淬操作步驟，改變了傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑砂輪的燒成工藝。該方法操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)，便于工業(yè)化推廣應(yīng)用。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑在使用時(shí)，加適量的水進(jìn)行調(diào)和，開(kāi)始形成的是一種可塑性的漿體，具有可加工性；隨著時(shí)間的推移，漿體逐漸失去可塑性，變成不能流動(dòng)的緊密狀態(tài)，此后漿體的強(qiáng)度逐漸增加，直到最后形成具有相當(dāng)強(qiáng)度的石狀固體。本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑的凝結(jié)和硬化過(guò)程，是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)過(guò)程，水泥熟料礦物遇水后會(huì)發(fā)生水解或水化反應(yīng)而變成水化物，水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯(lián)結(jié)形成水泥石的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生強(qiáng)度和硬度。按結(jié)晶理論認(rèn)為該種結(jié)合劑水化以后生成的晶體物質(zhì)相互交錯(cuò)，聚結(jié)在一起從而使整個(gè)物料凝結(jié)并硬化。按膠體理論認(rèn)為水化后生成大量的膠體物質(zhì)，這些膠體物質(zhì)由于外部干燥失水，或由于內(nèi)部未水化顆粒的繼續(xù)水化，產(chǎn)生“內(nèi)吸作用”而失水，從而使膠體硬化。隨著X射線和電子顯微技術(shù)的應(yīng)用，可以將上述兩種理論統(tǒng)一起來(lái)，過(guò)去認(rèn)為水化硅酸鈣CSH(B)是膠體無(wú)定形的，實(shí)際上它是纖維狀晶體，只是這些晶體非常細(xì)小，處在膠體大小范圍內(nèi)，具有很大的比面積。陶瓷結(jié)合劑的凝結(jié)和硬化過(guò)程可解釋為：水泥水化初期生成了許多膠體大小范圍的晶體(如CSH(B))和一些大的晶體(如Ca(OH)2)包裹在水泥顆粒表面，這些細(xì)小的固相質(zhì)點(diǎn)靠極弱的物理引力使彼此在接觸點(diǎn)處粘結(jié)起來(lái)，形成空間網(wǎng)狀的凝聚結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)是靠較弱的引力在接觸點(diǎn)進(jìn)行無(wú)秩序的連接形成的，所以結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度很低而有明顯的可塑性；隨著水化的繼續(xù)進(jìn)行，結(jié)合劑顆粒表面不大穩(wěn)定的包裹層開(kāi)始破壞而使水化反應(yīng)加速，從飽和的溶液中會(huì)析出新的、更穩(wěn)定的水化物晶體，這些晶體不斷長(zhǎng)大，依靠多種引力使彼此粘結(jié)在一起形成緊密的結(jié)構(gòu)——結(jié)晶結(jié)構(gòu)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)比凝聚結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大的多，結(jié)合劑就是這樣獲得強(qiáng)度而硬化的。隨著水化的繼續(xù)進(jìn)行，從溶液中析出新的晶體和水化硅酸鈣凝膠不斷充滿在結(jié)構(gòu)的空間中，結(jié)合劑的強(qiáng)度不斷得到增長(zhǎng)。一種采用上述陶瓷結(jié)合劑的砂輪。制備超硬砂輪時(shí)，向陶瓷結(jié)合劑中加入水、超硬磨料和填充料等，經(jīng)風(fēng)干或加速烘干即可實(shí)現(xiàn)膠結(jié)，形成堅(jiān)固的整體。優(yōu)選的，砂輪由以下重量份的原料制成：超硬磨料100份，陶瓷結(jié)合劑40～60份，填充料10～20份，水15～20份。超硬磨料可選擇金剛石或立方氮化硼。填充料可選擇白剛玉或碳化硅。上述砂輪的制備方法包括：將超硬磨料、陶瓷結(jié)合劑、填充料混合均勻，過(guò)篩，加入水?dāng)嚢?0～20min，壓制成型，得到坯體；再將坯體風(fēng)干或在50～100℃下低溫保持6～10h，即得。本發(fā)明的砂輪，使用上述結(jié)合劑制備的超硬砂輪，硬度為HRB50～100，抗折強(qiáng)度為60～100MPa；具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐高溫耐腐蝕性能，能夠極大程度避免傳統(tǒng)砂輪存在的缺陷和問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，由以下重量百分比的原料制成：硅酸鹽水泥熟料44％，石灰粉16％，石膏粉22％，粘土18％。本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑的制備方法，包括以下步驟：1)按配比取原料放入球磨機(jī)中球磨5h，然后過(guò)300目篩3次，得到混合料；2)將混合料在1350℃煅燒5h，然后放入球磨機(jī)球磨8h，球磨后放入1500目篩網(wǎng)的振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，取篩下粉料即得陶瓷結(jié)合劑。本實(shí)施例所得陶瓷結(jié)合劑的粒徑在10μm以內(nèi)。將陶瓷結(jié)合劑加水(陶瓷結(jié)合劑和水的質(zhì)量比為4:1)進(jìn)行調(diào)制，然后壓制成Φ20*6.4的圓柱和41*5*6的試樣條，成型后自然風(fēng)干24h。檢測(cè)試樣條的硬度為HRB65～80，抗折強(qiáng)度為80～95MPa，滿足超硬磨料的使用要求。本實(shí)施例的砂輪，采用本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，由以下方法制備：1)按重量份數(shù)取金剛石100份，陶瓷結(jié)合劑48份，碳化硅15份混合均勻，過(guò)篩3遍，再加入水12份攪拌10分鐘，保證潤(rùn)濕劑將原材料充分潤(rùn)濕，得到混合料；2)將混合料壓制成型，在80℃下保溫8小時(shí)，即得超硬砂輪。實(shí)施例2本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，由以下重量百分比的原料制成：硅酸鹽水泥熟料42％，石灰粉18％，石膏粉18％，粘土22％。本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑的制備方法，包括以下步驟：1)按配比取原料放入球磨機(jī)中球磨5h，然后過(guò)300目篩3次，得到混合料；2)將混合料在1350℃煅燒5h，然后放入球磨機(jī)球磨8h，球磨后放入1500目篩網(wǎng)的振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，取篩下粉料即得陶瓷結(jié)合劑。本實(shí)施例所得陶瓷結(jié)合劑的粒徑在10μm以內(nèi)。將陶瓷結(jié)合劑加水(陶瓷結(jié)合劑和水的質(zhì)量比為4:1)進(jìn)行調(diào)制，然后壓制成Φ20*6.4的圓柱和41.3*5*6的試樣條，成型后自然風(fēng)干24h。檢測(cè)試樣條的硬度為HRB75～95，抗折強(qiáng)度為80～100MPa，滿足超硬磨料的使用要求。本實(shí)施例的砂輪，采用本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，由以下方法制備：1)按重量份數(shù)取金剛石100份，陶瓷結(jié)合劑48份，白剛玉15份混合均勻，過(guò)篩3遍，再加入水12份攪拌10分鐘，保證潤(rùn)濕劑將原材料充分潤(rùn)濕，得到混合料；2)將混合料壓制成型，在80℃下保溫8小時(shí)，即得超硬砂輪。實(shí)施例3本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，由以下重量百分比的原料制成：硅酸鹽水泥熟料38％，石灰粉22％，石膏粉16％，粘土24％。本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑的制備方法，包括以下步驟：1)按配比取原料放入球磨機(jī)中球磨3h，然后過(guò)300目篩3次，得到混合料；2)將混合料在1350℃煅燒5h，然后放入球磨機(jī)球磨5h，球磨后放入1500目篩網(wǎng)的振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，取篩下粉料即得陶瓷結(jié)合劑。本實(shí)施例所得陶瓷結(jié)合劑的粒徑在10μm以內(nèi)。將陶瓷結(jié)合劑加水(陶瓷結(jié)合劑和水的質(zhì)量比為4:1)進(jìn)行調(diào)制，然后壓制成Φ20*6.4的圓柱和40*5*6的試樣條，成型后自然風(fēng)干24h。檢測(cè)試樣條的硬度為HRB55～70，抗折強(qiáng)度為70～85MPa，滿足超硬磨料的使用要求。本實(shí)施例的砂輪，采用本實(shí)施例的陶瓷結(jié)合劑，原料組成與制備方法同實(shí)施例1。試驗(yàn)例本試驗(yàn)例對(duì)實(shí)施例1～3的砂輪的性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。表1實(shí)施例1～3的砂輪的性能檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3硬度(HRB)757075抗折強(qiáng)度(MPa)809590由表1的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用本發(fā)明的陶瓷結(jié)合劑制備的砂輪，具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐高溫耐腐蝕性能，無(wú)傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑砂輪存在的燒結(jié)過(guò)程缺陷，應(yīng)用前景良好。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3