[发明专利]一种纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮的制备方法

摘要

本发明采用一步法制备纳米陶瓷结合剂的超硬材料砂轮，使用的原料是所需制备的陶瓷粉体对应的水溶性硝酸盐或氯化盐、超硬材料磨料以及造孔剂，通过把原料、单体和交联剂溶于水中，加入引发剂和催化剂以后在恒温(20‑80℃)条件下聚合成纳米级的三维空间网络并形成凝胶，凝胶干燥的过程中这些水溶性硝酸盐或氯化盐析出，并受此三维空间网络的限制形成纳米晶粒，同时使超硬材料磨料均匀的分布在陶瓷结合剂基体中，同时加入一种或多种水溶性较好且熔点较低的有机物，显著减小湿凝胶低温干燥时的收缩，并在干凝胶煅烧过程中较早地熔化或分解，逐步缓释应力集中，采用快速烧结技术解决在后续烧结过程中的纳米陶瓷结合剂异常长大问题，制备出性能优良的纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮。

主权项

1.一种纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮的制备方法，其特征在于制备过程包括如下步骤：(1)首先按照下列质量比将去离子水、单体和交联剂混合搅拌2h，配置成澄清的预混液，去离子水：单体：交联剂＝60～90：9.5～30：0.5～10，其中，所述单体为丙烯酰胺，所述交联剂为N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺；(2)在上述预混液中加入有机缓释剂，搅拌2h，有机缓释剂的加入量为预混液质量的0.5‑20％；(3)继续加入超硬材料磨料、造孔剂和陶瓷结合剂原料的无机盐，搅拌2‑6h，直至得到分散均匀的浆料，其中，加入的超硬材料磨料、造孔剂和无机盐的总质量为预混液质量的20～60％，超硬材料磨料、造孔剂和无机盐的质量比为45～60：5～20：20～50，所述超硬材料磨料为金刚石或立方氮化硼中的一种或两种，所述造孔剂为碳球、PMMA微球或PS微球中的一种或多种，所述无机盐为硝酸铝、氧氯化锆、氯化锌、氯化钠或氯化钾中的两种以上；(4)在步骤(3)得到的浆料中依次加入催化剂和引发剂，搅拌均匀后注入模具，在20℃～80℃温度条件下单体和交联剂发生聚合反应，形成凝胶坯体；(5)将步骤(4)得到的凝胶坯体进行脱模，在40℃～80℃、湿度大于50％rh条件下干燥1～5d，得到干凝胶，或者在‑40℃～‑50℃、真空度小于0.1Pa的真空冷冻干燥机中完全干燥，得到干凝胶；(6)将步骤(5)得到的干凝胶放入马弗炉中，在空气气氛下或者氮气、氩气保护气氛下，以0.2～5℃/min的升温速率升至200℃～300℃，保温0.5～3小时，然后以0.2～5℃/min的升温速率升至400～650℃，保温1～6小时，最后以0.5～10℃/min的升温速率升至700℃～1000℃之间，保温时间为0.5～3小时，最终制得纳米陶瓷结合剂超硬材料砂轮。