[发明专利]一种无铅微晶玻璃结合剂、超硬材料砂轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合剂，具体来说是一种超硬材料砂轮用结合剂。

背景技术

在现代精细加工中，超硬材料(金刚石及立方体氮化硼)陶瓷砂轮以其高效精确的特点， 在磨削PDC、PCBN及硬质合金，以及工程陶瓷上有着不可替代的地位，在加工耐磨材料有 着高效和精准的特点。陶瓷结合剂超硬材料砂轮的开发及运用状况代表着一个国家的加工制 造的先进水平。

我国在研发陶瓷结合剂超硬材料砂轮上相对于发达国家起步较晚，目前尚处于初步阶段， 特别是用于精确加工的高速砂轮(线速度达120m/s以上)难以满足要求。陶瓷结合剂一般有 三种类型，传统陶瓷矿物结合剂、玻璃料结合剂和微晶玻璃结合剂。传统陶瓷矿物结合剂由 于把持力不高以及组织结构不均匀，已经逐渐被淘汰。微晶玻璃结合剂结构均匀，热稳定性 好，使模具的机械强度得到提高，但控制微晶玻璃的晶化工艺复杂。陶瓷结合剂与金刚石磨 料结合时的难度系数大于与立方氮化硼磨料结合的难度，主要是结合剂对磨料把持力不高， 把持不牢。目前对陶瓷结合剂的研究主要集中在结合剂材料对金刚石的浸润性能性，虽然浸 润性影响把持力，但结合剂对金刚石的浸润并不是影响砂轮寿命的唯一因素，例如结合剂本 身的硬度、膨胀系数等不足仍然会使金刚石磨料脱落。这也是目前虽然我国试验室研究成果 比较多，但目前商业品的SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-R₂O(R为碱金属)体系微晶玻璃结合剂超硬砂轮难 以满足高速砂轮的要求的因素之一。发明人通过常期的研究和大量的试验发现，砂轮在切割 加工时磨料和结合剂之间主要产生的是拉应力，但现在的研究主要是提高砂轮抗折力和抗压 力。现在的砂轮虽然抗压强度较高，但抗拉强度不足，使得砂轮在高速工况下磨料颗粒脱落 造成寿命较短。例如在万隆等“砂轮微晶玻璃结合剂的研究”(《金刚石与磨料磨具工程》，2003 年12月)中制得的晶化处理后的试件抗折强度达到186MPa，但抗拉强度最高14.2MPa。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于高速、超硬砂轮的无 铅微晶玻璃结合剂。

本发明的第二个目的还在于提供一种超硬材料砂轮。

第三个目的还在于提供一种超硬材料砂轮的制备方法。

为了实现本发明的第一个目的，采用如下技术方案：一种无铅微晶玻璃结合剂，其特征 在于是由如下重量份数的原料组成的混合粉末熔制成的玻璃熔体：SiO₂55-65份、Al₂O₃6-9 份、TiO₂2-3份、B₂O₃9-15份、Na₂O8-10份、Li₂O6-8份、ZnO8-10份、P₂O₅2-3份和 Na₃AlF₆2-3份。

比较优选的是各原料按如下重量份计：SiO₂60份、Al₂O₃8份、TiO₂2份、B₂O₃12 份、Na₂O9份、Li₂O7份、ZnO9份、P₂O₅3份和Na₃AlF₆3份。

本发明还提供一种超硬材料砂轮，是以金刚石或CBN为磨料以前述无铅微晶玻璃结合剂 按重量比2.5-3.2：1形成的节块，粘结于金属基体上形成的砂轮。

本发明还提供了一种上述超硬材料砂轮的制备方法，采用如下步骤：

(1)将SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、B₂O₃、Na₂O、Li₂O、ZnO、P₂O₅和Na₃AlF₆混合均匀；

(2)将上述混合料在1300-1350℃熔制成玻璃熔体；

(3)球磨后过200#筛得玻璃粉待用；