[发明专利]一种纳米陶瓷结合剂CBN磨具的微波制备方法

说明书

本发明属于陶瓷磨具制备领域，涉及一种纳米陶瓷结合剂CBN磨具的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按配方称取滑石、高岭土或蒙脱土、四硼酸钠或硼酸、石英粉或硅酸、萤石或碳酸钙，将其混合、研磨、过筛，得到混合料；b、将步骤a制得的混合料压块、熔炼、水淬，得到玻璃料；c、将步骤b制得的产物干燥、研磨、过筛，得到基础陶瓷结合剂；d、将步骤c获得的产物中加入纳米碳化钒/铬复合粉末，然后与CBN和白刚玉进行混合，加入临时粘结剂，混匀，密封放置12h；e、将步骤d得到混合料制成磨具毛坯，用微波炉烧结，制得的纳米陶瓷结合剂CBN磨具。本方法具有烧成温度低、烧成速度快、节约能源等特点，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于陶瓷磨具制备技术领域，具体涉及一种纳米陶瓷结合剂CBN磨具的微波制备方法。

背景技术

陶瓷结合剂CBN磨具中CBN磨粒的优良性能能否充分发挥，对磨具的磨削效果有很大的影响。而陶瓷结合剂的把持力对这一性能起决定性作用。因此，在研究陶瓷结合剂CBN磨具过程中，陶瓷结合剂性能的好坏是一个至关重要的因素。目前，国内的陶瓷结合剂CBN磨具在使用性能上和国外有很大的差距，和陶瓷结合剂的选择与制备工艺有很大关系。

为了使陶瓷结合剂CBN磨具的使用性能得到很好的改善，科学家们对陶瓷结合剂的选择和制备工艺进行了大量的研究。纳米陶瓷结合剂具有强度高、比表面积大、韧性好、粒度小、烧结温度低等优良性能。将它有应用于陶瓷结合剂磨具中，有望解决目前传统陶瓷结合剂烧结温度高、强度低等缺陷，从而提高陶瓷结合剂CBN磨具的性能。通过研究表明，在微米级的陶瓷基体中加入纳米分散相制备出的陶瓷结合剂，其抗折强度和韧性都有很大程度地提高。纳米碳化钒具有高熔点、高硬度、高耐磨等各种优良性能。

纳米碳化钒具有扩散系数低，键合能力强等优点。纳米碳化铬具有高的硬度、强度、耐腐蚀性和低密度等特点，广泛应用于轴承、喷嘴、高温炉、密封件和金属加工磨具等工业生产中。纳米碳化钒/铬复合材料作为一种新材料，综合了纳米碳化钒和纳米碳化铬的优势，是陶瓷结合剂CBN磨具的有效添加剂。

微波烧结法能快速均匀地加热材料而不会引起结合剂开裂或在结合剂内形成热应力，使纳米陶瓷结合剂内部形成均匀的细晶结构，进而改善陶瓷结合剂的性能，增强CBN磨具的强度，提高磨具的使用和加工性能。另外，采用微波烧结能够降低烧结温度，缩短烧结时间，且制备的陶瓷组织均匀、致密。

因此，为了更好地提高陶瓷结合剂CBN磨具的性能，有必要探索一种可实现低温、快速制备纳米陶瓷结合剂CBN磨具的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备纳米陶瓷结合剂CBN磨具的新方法，以便得到性能优良的CBN磨具，使得CBN磨具更满足加工工业的高速、高效、高精度磨削的迫切求。该方法具有节约能源、降低生产成本，且工艺简单等特点。

为实现上述目的本发明采用的技术方案是一种纳米陶瓷结合剂CBN磨具的微波制备方法，包括以下步骤：

a、按质量百分比取30～45％的滑石、10～15％的高岭土或蒙脱土、10～25％的四硼酸钠或硼酸、20~30%的石英粉或硅酸、5～13％的萤石或碳酸钙混匀，研磨后过100～200目筛，混合得到陶瓷结合剂原料；

b、将步骤a制得的陶瓷结合剂原料压制成型，放入高温炉内升温至1400～1500℃，

并1400～1500℃条件下进行1～4h的熔炼，然后用水淬法将原料急冷，得到玻璃料；

c、将步骤b制得的玻璃料于电热鼓风干燥箱中在80～120℃条件下鼓风干燥10～12h，研磨，过200～400目筛，得到基础陶瓷结合剂；

d、将步骤c获得的基础陶瓷结合剂，加入基础陶瓷结合剂质量0%~6%的纳米碳化钒/铬复合粉末，混匀，再加入CBN（立方氮化硼）和白刚玉，加入糊精溶液作为临时粘结剂，混匀，密封放置12h；