陶瓷堆積磨料及其制備方法和磨具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料過程中磨削拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷堆積磨料及其制備方法和磨具。
【背景技術(shù)】
[0002]微粉級磨料由于粒度細，比表面積大、表面能高，磨具制造過程中直接采用細粒度時磨料容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，造成混料不均勻。在精密磨削和拋光中直接使用細粒度的磨料，磨具氣孔率低或磨粒之間間隙太小，磨具表面容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，造成磨具耐用度和鋒利度下降。另外，在制備涂附磨具時，若使用細粒度的磨料進行單層植砂，磨具的耐用度比較低;若進行多層植砂，磨具就會厚度增加，失去柔軟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，確有必要提供一種陶瓷堆積磨料及其制備方法和磨具，以解決上述問題。
[0004]本發(fā)明提供一種陶瓷堆積磨料的制備方法，其包括以下步驟:
形成堆積磨料坯體:采用滾動成球法在空心微珠的表面包裹臨時粘結(jié)劑及其粘結(jié)的微粉級磨料和陶瓷結(jié)合劑粉體，形成堆積磨料坯體，其中，所述陶瓷結(jié)合劑粉體過200目篩網(wǎng)，且由以下質(zhì)量百分比組分組成:ZnO 6%?10%、Si02 33%?37%、Α?2θ3 8%?12%、Η3Β03 30%?34%^Na2CO3 3%?7%、Li2C03 16%?20%;
高溫煅燒:煅燒所述堆積磨料坯體，制得所述陶瓷堆積磨料。
[0005]基于上述，所述空心微珠的粒度為24?60目，壁厚為I?5微米。優(yōu)選地，所述空心微珠的熔點不大于磨料原料的熔點。
[0006]基于上述，在所述堆積磨料坯體中，所述空心微珠質(zhì)量分數(shù)占14%?17%，所述臨時粘結(jié)劑質(zhì)量分數(shù)占10%?13%，所述微粉級磨料的質(zhì)量分數(shù)占60%?66%，所述陶瓷結(jié)合劑粉體質(zhì)量分數(shù)占10%?13%。其中，所述臨時粘結(jié)劑和陶瓷結(jié)合劑粉體的種類及組成與所述微粉級磨料的組成有密切的關(guān)系。
[0007]基于上述，形成所述堆積磨料坯體的步驟包括:將所述臨時粘結(jié)劑噴灑于所述空心微珠的表面，形成臨時粘結(jié)劑層;混合所述陶瓷結(jié)合劑粉體和微粉級磨料用100目篩網(wǎng)過篩落下，使之均勻覆蓋于所述空心微珠的表面，同時將所述空心微珠加熱到55?65°C，形成所述堆積磨料坯體。
[0008]基于上述，形成所述堆積磨料坯體的步驟還包括:采用過篩進行粒度分級以及滾動分離法剔除球形度較差的堆積磨料坯體。
[0009]基于上述，在形成所述堆積磨料坯體的步驟之后，在所述高溫煅燒的步驟之前，它包括以下步驟，干燥處理:在80?1200C對所述堆積磨料坯體進行干燥處理1.5?2.5小時，得到干燥堆積磨料半成品。
[0010]基于上述，所述高溫煅燒的步驟包括以下步驟，保溫煅燒處理:在650?800°C對所述干燥堆積磨料半成品進行保溫煅燒處理30?60分鐘，即得到所述陶瓷堆積磨料成品。
[0011]基于上述，所述高溫煅燒的步驟包括:先將所述干燥堆積磨料半成品與制備堆積磨料相同粒度和材質(zhì)的微粉級磨料按照(1.8?2.2):1的質(zhì)量比進行均勻混合，然后裝入耐火材料容器中進行所述保溫煅燒處理。
[0012]優(yōu)選地，所述微粉級磨料的粒徑為150#?W5，且所述微粉級磨料為碳化硅、剛玉磨料、金剛石磨料或氮化硼磨料。具體地，根據(jù)GB2477-8，該微粉級磨料的顆粒大小即為150#、180#、220#、240#、W63、W50、W40、W28、W20、W14、W10、W7、W5。所述臨時粘結(jié)劑為復合的無機溶膠，其作用是將結(jié)合劑、磨料等材料粘結(jié)在玻璃微珠表面，并起到降低結(jié)合劑熔融溫度的目的;具體地，所述臨時粘結(jié)劑可以為水玻璃、糊精液等。
[0013]—種陶瓷堆積磨料，其中，它是由上述提供的陶瓷堆積磨料的制備方法制備而成的空心球形磨料。
[0014]—種磨具，其中，它包括磨具基體、樹脂結(jié)合劑以及通過所述樹脂結(jié)合劑固定在所述磨具基體上的上述陶瓷堆積磨料。
[0015]在所述陶瓷結(jié)合劑粉體中，Si02、Al203在該結(jié)合劑中形成硅氧四面體和鋁氧八面體，構(gòu)成結(jié)合劑的骨架；ZnO、Η3Β03可以提高該結(jié)合劑的強度，改善結(jié)合劑的性能，Na2CO3、Li2CO3可以降低該結(jié)合劑的熔融溫度。
[0016]所以，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的陶瓷堆積磨料采用滾球法以一定直徑的所述空心微珠為基體，利用陶瓷結(jié)合劑粉體將微粉級磨料均勻包裹在空心微珠表面，然后煅燒處理制得空心球形陶瓷堆積磨料，可以帶走其在使用過程中產(chǎn)生的熱量和磨肩，使得該陶瓷堆積磨料在使用過程有效減少顆粒團聚，其中產(chǎn)生的熱量比較快地散發(fā)出去，而且還可以防止被磨肩堵塞，從而使得該陶瓷堆積磨料具有較高的耐用性和磨削能力。因此，本發(fā)明提供的磨具采用上述陶瓷堆積磨料制備，使得該磨具的工作層厚度較大，大大提高其耐用度;并且磨削、拋光時顆粒間有較大的間隙、能有效防止堵塞和提高磨削效率;而且上述球形陶瓷堆積磨料可以保證工作層表面很好的平整度，在磨削拋光過程中能保證表面光潔度;所述磨具還具有樹脂結(jié)合劑的特性，使得磨具的鋒利度和耐用度均將有所提高。所以，本發(fā)明提供的上述磨具在磨削和拋光過程中比較鋒利，而且有很好的自銳作用和耐用度，在被加工工件表面可以獲得穩(wěn)定的表面質(zhì)量。
[0017]進一步，本發(fā)明提供的陶瓷堆積磨料的制備方法包括高溫煅燒處理所述堆積磨料坯體的步驟，由于陶瓷的穩(wěn)定性比較好，所以，本發(fā)明提供的陶瓷堆積磨料可以長時間保存，而且基本不會影響陶瓷堆積磨料的品質(zhì)。
[0018]進一步，煅燒處理制備陶瓷堆積磨料的過程中，在進行保溫煅燒處理之前，先將所述干燥堆積磨料半成品與制備堆積磨料相同粒度和材質(zhì)的微粉級磨料按照一定比例混合，可以避免燒結(jié)時堆積磨料顆粒之間相互粘結(jié)，提供最終制得的陶瓷堆積磨料的品質(zhì)。
[0019]更進一步，在制備本發(fā)明提供的陶瓷堆積磨料的過程中，采用滾球法制得所述堆積磨料坯體的過程中，同時加熱所述空心微珠;然后先對所述堆積磨料坯體進行干燥處理，再進行保溫煅燒處理，使得所述微粉級磨料在干燥處理的過程中和所述空心微珠初步結(jié)合，被緊緊的粘附在空心微珠表面，避免所述堆積磨料坯體因溫度迅速升高而膨脹汽化而變形，為獲得球形度很好的堆積磨料提供良好的基礎(chǔ)，使得經(jīng)過煅燒后磨料仍可以保持很好的球形度。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明陶瓷堆積磨料多層復合結(jié)構(gòu)顯微圖。
[0021]圖2為粒度為240#的SiC微粉植砂制得的涂附磨具磨削前的顯微照片。
[0022]圖3為粒度為240#的SiC微粉植砂制得的涂附磨具磨削后的顯微照片。
[0023]圖4為本發(fā)明的陶瓷堆積磨料制得的涂附磨具磨削前的顯微照片。
[0024]圖5為本發(fā)明的陶瓷堆積磨料制得的涂附磨具磨削后的顯微照片。
【具體實施方式】
[0025]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0026]實施例1
本發(fā)明實施例1提供一種碳化硅陶瓷堆積磨料及其制備方法和應(yīng)用該碳化硅陶瓷堆積磨料的涂附磨具。具體如下:
取40目篩下45目篩上、壁厚I?2微米的1.5 kg的空心微珠、粒度為240#的碳化硅微粉6kg、I kg陶瓷結(jié)合劑粉體，I kg臨時粘結(jié)劑水玻璃，其中，所述陶瓷結(jié)合劑粉體過200目篩網(wǎng)，且由以下質(zhì)量百分比組分組成:ZnO 7%、Si02 34%I2O3 8%^H3BO3 32%、Na2C03 3%、Li2CO3 16%。將空心微珠倒入混料裝置，開動混料裝置，接著以霧狀形式將臨時粘結(jié)劑水玻璃噴灑于微珠表面，濕潤均勻后，分五次將所述陶瓷結(jié)合劑和所述碳化硅微粉磨料用100目篩網(wǎng)過篩落下，每次各取總量的1/5，使之均勻覆蓋于微珠表面;重復以上過程五次，使陶瓷結(jié)合劑和磨料全部加完，在混料的同時，用加熱裝置加熱到60 °C使水分快速揮發(fā)，以使磨料和空心微珠之間初步結(jié)合牢固，形成所述堆積磨料坯體;最后將制得的空心磨料取出經(jīng)過100°C干燥2小時，得到干燥堆積磨料半成品;然后為了避免燒結(jié)的過程中，磨料之間相互粘結(jié)，先將所述干燥堆積磨料半成品與240#的碳化硅微粉按照2:1的質(zhì)量比進行均勻混合，再將混合料置于高溫爐中升溫至680°C煅燒，保溫30分鐘，可得到上述空心球形碳化硅陶瓷堆積磨料，該碳化硅陶瓷堆積磨料的顯微鏡照片如圖1所示。
[0027]采用傳統(tǒng)的磨料植砂方法，將單純的240#的碳化硅微粉磨料和上述空心球形碳化硅陶瓷堆積磨料分別通過樹脂粘結(jié)劑植于磨具基體上，分別制得普通磨料砂帶和陶瓷堆積磨料砂帶。然后，采用普通磨料砂帶和陶瓷堆積磨料砂帶分別對規(guī)格為Φ78Χ4 mm的20#普通碳素鋼管進行磨削處理，其中磨削壓力為7.13 Kg0
[0028]上述普通磨料砂帶的磨削處理結(jié)果為:上述普通磨料砂帶的工作層厚度為0.061mm，磨削時間為5分鐘；該普通磨料砂帶在磨削前、磨削后的顯微照片分別如圖2、圖3所示，由圖3可以看到該普通磨料砂帶表面被金屬肩堵塞，在這種情況下使用壽命短，使用時要經(jīng)常更換。
[0029]上述陶瓷堆積磨料砂帶的磨削處理結(jié)果為:用本發(fā)明提供的上述碳化硅陶瓷堆積磨料砂帶的工作層厚度為I.5 mm，磨削時間為6