[发明专利]陶瓷PCD砂轮的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砂轮的制造方法，尤其涉及一种陶瓷PCD砂轮的制造方法。

背景技术

由金刚石(以下简称PCD)制成的磨粒，其硬度高，与立方氮化硼磨粒一样统称为超硬磨料。PCD磨粒广泛用于磨削硬质合金材料和PCD或CBN刀粒的砂轮制造。可PCD磨粒在砂轮制造中，于950℃以上高温烧成时易变质，因此，必须使用低融点的结合剂，在950℃以下温度烧成时则不变质。另外，我们还知道在650～950℃烧成，能获得最高强度的砂轮，并且与磨粒的湿润性好，上述结合剂为硼玻璃结合剂。

另外，在使用硼玻璃作结合剂时，若烧成温度低，则会产生方英石。这是因为硼玻璃(Na2O-B2O3-SiO2)会分解成两相(Na2O-B2O3和SiO2)，热处理不当所致。由于方英石为SiO2的结晶化物，其在100～200℃时体积会急剧膨胀，因此以硼玻璃作为结合剂烧制的PCD砂轮易产生裂纹，砂轮强度大大变弱，使得用硼玻璃结合剂的陶瓷结合剂PCD砂轮的制造变得很困难。

现有技术中，已知可以采用莫来石(铝硅矿物)抑制方英石的生成，但加入莫来石，使砂轮机械强度提高不明显，砂轮的抗拉强度也不能有效提高。

因此，如何有效提高PCD砂轮的机械强度和抗拉强度，是本领域急需解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种陶瓷PCD砂轮的制造方法，该方法可以达到有效提高砂轮机械强度和抗拉强度的目的。

本发明的陶瓷PCD砂轮的制造方法，包括如下步骤：

在金刚石磨粒中加入硼玻璃；加入硼酸铝晶须；在650～950℃的烧结温度下烧结。

优选的，硼酸铝晶须的添加量最好是相对于硼玻璃结合剂和该晶须的总量(重量)在5～30％范围内。

优选的，还可以在结合剂中加入临时结合剂50％糊精液。

优选的，在金刚石磨粒中可加入碳化硅，刚玉磨粒，或者SG磨粒(凝胶烧结法制造的刚玉质磨粒)。

优选的，PCD磨粒采用磨粒率5～54容量％，其它磨粒的磨粒率为0～40容量％。

优选的，烧结温度为750～850℃。

本发明的陶瓷PCD砂轮的制造方法，在硼玻璃结合剂中加入硼酸铝晶须，抑制方英石的生成，以此达到提高砂轮机械强度和抗拉强度的目的。

本发明的陶瓷PCD砂轮的制造方法，由于硼酸铝晶须的热膨胀系数为4.7×10E-6，与PCD的热膨胀系数3.5×10E-6，比较接近，因此，加热烧成时不会产生裂纹等不良情况，可谋求抗拉强度等机械强度的提高。在硼酸铝晶须中除含有硼酸铝外，还含有β-SiC，β-Si3N4，钛酸钾，氧化镁，氧化锌等。采用各成分组成反复试验，经研究，我们认为是SiC和Si3N4比硼酸铝晶须的抗拉强度大，从试验用的圆片膨胀情况判断，认为是它与结合剂反应，分解而造成的。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚的理解本发明的技术方案，下面通过具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的陶瓷PCD砂轮的制造方法，包括如下步骤：

在金刚石磨粒中加入硼玻璃；加入硼酸铝晶须；在650～950℃的烧结温度下烧结。

优选的，硼酸铝晶须的添加量最好是相对于硼玻璃结合剂和该晶须的总量(重量)在5～30％范围内。

优选的，还可以在结合剂中加入临时结合剂50％糊精液。

优选的，在金刚石磨粒中可加入碳化硅，刚玉磨粒，或者SG磨粒(凝胶烧结法制造的刚玉质磨粒)。

优选的，PCD磨粒采用磨粒率5～54容量％，其它磨粒的磨粒率为0～40容量％。

优选的，烧结温度为750～850℃。

如上所述，本项目是以在硼玻璃结合剂中添加硼酸铝晶须为特征的一项发明。

硼玻璃结合剂通常以重量计，其化学组成为SiO240～70％，Al2O32～20％，K2O，Na2O，Li2O等碱金属氧化物3～17％，CaO，MgO，ZnO，BaO等碱土金属的二价金属氧化物1～14％，B2O315～30％所组成。

加入结合剂中的是硼酸铝(9Al2O3 2B2O3)晶须。

所谓晶须就是胡须状结晶，通常定义为断面积在8×10-5in2以下，长度为断面平均直径10倍以上的单结晶。

把它添加于陶瓷，塑料，金属材料中，可提高材料的机械强度，耐腐蚀性。使之形成完整的结晶，达到接近理论强度的抗拉强度。

其它的晶须的抗拉强度比硼酸铝晶须的弱，而且认为MgO和ZnO等二价金属溶于结合剂中，使结合剂变质，所以采用其它晶须制造磨具不适宜。