本發(fā)明涉及陶瓷制品及制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪及其制備方法。
背景技術(shù)：
立方氮化硼和金剛石磨料作為超硬材料，以其優(yōu)異的性能在磨削、切削領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而立方氮化硼磨料和金剛石比較，其良好的導(dǎo)熱性和耐熱性以及對(duì)鐵族金屬的化學(xué)惰性，使其應(yīng)用領(lǐng)域得到大大的拓展。在立方氮化硼的各種超硬制品中，陶瓷結(jié)合劑砂輪不僅具有切削鋒利、磨削力小、生產(chǎn)效率高、使用壽命長、易于整形與修銳、磨削精度高等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有磨削時(shí)工件溫度低，能消除殘余拉應(yīng)力而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，使工件耐用度得到提高的特點(diǎn)，因而受到世界廣泛關(guān)注，成為世界上磨削工具產(chǎn)品研究開發(fā)的熱點(diǎn)，但傳統(tǒng)的制備工藝燒結(jié)時(shí)，工件表面會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，從而對(duì)制品的性能有所影響。
為解決上述問題，中國專利201110366592.5公開了一種“金屬陶瓷結(jié)合劑金剛石/cbn砂輪的制備工藝”，它是在氫氣氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，與傳統(tǒng)工藝相比，有效的保護(hù)了結(jié)合劑中的金屬不被氧化，是砂輪的壽命提高了15%。但存在如下不足：一是燒結(jié)過程中使用氫氣會(huì)大大提高生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。二是隨爐冷卻會(huì)對(duì)材料內(nèi)部造成一定的內(nèi)應(yīng)力，這在磨削工件時(shí)會(huì)降低砂輪的使用壽命。隨著磨削時(shí)間的延長，砂輪的切削能力下降，各種磨削缺陷不斷出現(xiàn)，使磨削加工不能繼續(xù)進(jìn)行（工件表面出現(xiàn)再生振紋、工件表面出現(xiàn)磨削燒傷、磨削精度下降和磨削表面粗糙度增大等現(xiàn)象），此時(shí)，必須修整砂輪，恢復(fù)正常磨削狀態(tài)，砂輪在兩次修整之間的實(shí)際磨削時(shí)間稱為砂輪的使用壽命，因此，有必要對(duì)陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備工藝做出一定的改進(jìn)，從而提高立方氮化硼砂輪的磨削能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一種強(qiáng)度高、使用壽命長且制備方法可靠有效的陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪，其各原料組分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料63%～67%；
陶瓷結(jié)合劑23%～27%；
功能助劑5%～7%；
輔助料3.5%～4.5%。
進(jìn)一步，其各原料組分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料65%；
陶瓷結(jié)合劑25%；
功能助劑6%；
輔助料4%。
進(jìn)一步，所述的功能助劑為潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成。
進(jìn)一步，所述的陶瓷結(jié)合劑為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化硼和超氧化鋰混合而成。
進(jìn)一步，所述的功能助劑為聚乙烯醇和鎳混合而成。
進(jìn)一步，所述的輔助料為碳化硅。
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備方法，其包括如下步驟：
（1）將各原料進(jìn)行混合均勻后放入壓制模具中進(jìn)行冷壓成型，然后將冷壓成型好的砂輪裝入到真空燒結(jié)爐中；
（2）待爐門密封后，通過真空泵對(duì)真空燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空，使真空燒結(jié)爐內(nèi)的真空度小于10-2pa為止；
（3）設(shè)定燒結(jié)溫度并啟動(dòng)燒結(jié)爐對(duì)燒結(jié)爐中的砂輪進(jìn)行升溫至850℃燒結(jié)0.5～1.5h；
（4）燒結(jié)結(jié)束后，將爐溫降至低于100℃后，打開燒結(jié)爐取出砂輪，即可完成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備。
優(yōu)選的，所述的步驟（1）中，先將壓制成型好的砂輪置于石墨舟中，然后再將石墨舟和砂輪一同裝入到真空燒結(jié)爐中，并且砂輪和石墨舟之間放置有將兩者間隔開的碳紙。
優(yōu)選的，所述步驟（3）中，燒結(jié)爐由常溫升溫至200℃時(shí)，升溫速率為4～5℃/min；在200℃進(jìn)行保溫1～2h后，再以3～4℃/min的升溫速率將爐溫升至300℃并進(jìn)行保溫1～2h后，再以3～4℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，在500℃條件下保溫1～2h后，再以1～2℃/min的升溫速率將爐溫升至850℃，并保溫0.5～1.5h，然后以1～1.5℃/min的降溫速率將爐溫降至700℃后，即可關(guān)閉燒結(jié)爐的加熱程序，使燒結(jié)爐中的砂輪隨爐冷卻。
采用上述的技術(shù)方案，與傳統(tǒng)的本領(lǐng)域技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：通過采用真空燒結(jié)可有效防止砂輪中的非氧化物質(zhì)的氧化，保護(hù)立方氮化硼砂輪的高溫性能不受到影響，與傳統(tǒng)工藝制備的立方氮化硼相比，砂輪的使用壽命預(yù)計(jì)可以提高了約20%左右，并且經(jīng)過本發(fā)明方法制備的砂輪對(duì)工件進(jìn)行加工后，工件的表面效果相對(duì)于傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的砂輪所切削的工件表面而言也具有較好的效果。
具體實(shí)施方式
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪，其各原料組分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料63%～67%；
陶瓷結(jié)合劑23%～27%；
功能助劑5%～7%；
輔助料3.5%～4.5%。
作為本發(fā)明一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的較優(yōu)原料配合方案，其各原料組分及重量百分含量如下：
立方氮化硼磨料65%；
陶瓷結(jié)合劑25%；
功能助劑6%；
輔助料4%。
其中，所述的功能助劑為潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成。
進(jìn)一步，所述的功能助劑為潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成。
進(jìn)一步，所述的陶瓷結(jié)合劑為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、氧化硼和超氧化鋰混合而成。
進(jìn)一步，所述的功能助劑為聚乙烯醇和鎳混合而成。
進(jìn)一步，所述的輔助料為碳化硅。
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備方法，其包括如下步驟：
（1）將各原料進(jìn)行混合均勻后放入壓制模具中進(jìn)行冷壓成型，然后將冷壓成型好的砂輪裝入到真空燒結(jié)爐中；
（2）待爐門密封后，通過真空泵對(duì)真空燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空，使真空燒結(jié)爐內(nèi)的真空度小于10-2pa為止；
（3）設(shè)定燒結(jié)溫度并啟動(dòng)燒結(jié)爐對(duì)燒結(jié)爐中的砂輪進(jìn)行升溫至850℃燒結(jié)0.5～1.5h；
（4）燒結(jié)結(jié)束后，將爐溫降至低于100℃后，打開燒結(jié)爐取出砂輪，即可完成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備。
優(yōu)選的，所述的步驟（1）中，先將壓制成型好的砂輪置于石墨舟中，然后再將石墨舟和砂輪一同裝入到真空燒結(jié)爐中，并且砂輪和石墨舟之間放置有將兩者間隔開的碳紙。
優(yōu)選的，所述步驟（3）中，燒結(jié)爐由常溫升溫至200℃時(shí)，升溫速率為4～5℃/min；在200℃進(jìn)行保溫1～2h后，再以3～4℃/min的升溫速率將爐溫升至300℃并進(jìn)行保溫1～2h后，再以3～4℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，在500℃條件下保溫1～2h后，再以1～2℃/min的升溫速率將爐溫升至850℃，并保溫0.5～1.5h，然后以1～1.5℃/min的降溫速率將爐溫降至700℃后，即可關(guān)閉燒結(jié)爐的加熱程序，使燒結(jié)爐中的砂輪隨爐冷卻。
實(shí)施例1
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備方法，其包括如下步驟：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷結(jié)合劑25%、潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成的功能助劑6%、輔助料4%的添加比例，將各原料進(jìn)行混合均勻后放入壓制模具中進(jìn)行冷壓成型，然后將冷壓成型好的砂輪置于石墨舟中，然后再將石墨舟和砂輪一同裝入到真空燒結(jié)爐中，并且砂輪和石墨舟之間放置有將兩者間隔開的碳紙；
（2）待爐門密封后，通過真空泵對(duì)真空燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空，使真空燒結(jié)爐內(nèi)的真空度小于10-2pa為止；
（3）設(shè)定燒結(jié)溫度并啟動(dòng)燒結(jié)爐對(duì)燒結(jié)爐中的砂輪進(jìn)行升溫，其中燒結(jié)爐由常溫升溫至200℃時(shí)，升溫速率為4℃/min；在200℃進(jìn)行保溫1h后，再以4℃/min的升溫速率將爐溫升至300℃并進(jìn)行保溫1h后，再以3℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，在500℃條件下保溫2h后，再以1℃/min的升溫速率將爐溫升至850℃，并保溫0.5h，然后以1℃/min的降溫速率將爐溫降至700℃后，即可關(guān)閉燒結(jié)爐的加熱程序，使燒結(jié)爐中的砂輪隨爐冷卻；
（4）燒結(jié)結(jié)束后，將爐溫降至低于100℃后，打開燒結(jié)爐取出砂輪，即可完成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備。
實(shí)施例2
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備方法，其包括如下步驟：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷結(jié)合劑25%、潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成的功能助劑6%、輔助料4%的添加比例，將各原料進(jìn)行混合均勻后放入壓制模具中進(jìn)行冷壓成型，然后將冷壓成型好的砂輪置于石墨舟中，然后再將石墨舟和砂輪一同裝入到真空燒結(jié)爐中，并且砂輪和石墨舟之間放置有將兩者間隔開的碳紙；
（2）待爐門密封后，通過真空泵對(duì)真空燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空，使真空燒結(jié)爐內(nèi)的真空度小于10-2pa為止；
（3）設(shè)定燒結(jié)溫度并啟動(dòng)燒結(jié)爐對(duì)燒結(jié)爐中的砂輪進(jìn)行升溫，其中燒結(jié)爐由常溫升溫至200℃時(shí)，升溫速率為4.5℃/min；在200℃進(jìn)行保溫1h后，再以4℃/min的升溫速率將爐溫升至300℃并進(jìn)行保溫2h后，再以4℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，在500℃條件下保溫2h后，再以2℃/min的升溫速率將爐溫升至850℃，并保溫0.5h，然后以1℃/min的降溫速率將爐溫降至700℃后，即可關(guān)閉燒結(jié)爐的加熱程序，使燒結(jié)爐中的砂輪隨爐冷卻；
（4）燒結(jié)結(jié)束后，將爐溫降至低于100℃后，打開燒結(jié)爐取出砂輪，即可完成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備。
實(shí)施例3
一種陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備方法，其包括如下步驟：
（1）按立方氮化硼磨料65%、陶瓷結(jié)合劑25%、潤濕劑和粘結(jié)劑混合而成的功能助劑6%、輔助料4%的添加比例，將各原料進(jìn)行混合均勻后放入壓制模具中進(jìn)行冷壓成型，然后將冷壓成型好的砂輪置于石墨舟中，然后再將石墨舟和砂輪一同裝入到真空燒結(jié)爐中，并且砂輪和石墨舟之間放置有將兩者間隔開的碳紙；
（2）待爐門密封后，通過真空泵對(duì)真空燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空，使真空燒結(jié)爐內(nèi)的真空度小于10-2pa為止；
（3）設(shè)定燒結(jié)溫度并啟動(dòng)燒結(jié)爐對(duì)燒結(jié)爐中的砂輪進(jìn)行升溫，其中燒結(jié)爐由常溫升溫至200℃時(shí)，升溫速率為5℃/min；在200℃進(jìn)行保溫2h后，再以3℃/min的升溫速率將爐溫升至300℃并進(jìn)行保溫1h后，再以3℃/min的升溫速率將爐溫升至500℃，在500℃條件下保溫2h后，再以1℃/min的升溫速率將爐溫升至850℃，并保溫1.5h，然后以1.5℃/min的降溫速率將爐溫降至700℃后，即可關(guān)閉燒結(jié)爐的加熱程序，使燒結(jié)爐中的砂輪隨爐冷卻；
（4）燒結(jié)結(jié)束后，將爐溫降至低于100℃后，打開燒結(jié)爐取出砂輪，即可完成陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪的制備。
以上所述為本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范。