[发明专利]纳米晶烧结刚玉磨粒及其制备方法

说明书

一种金属磨削用纳米晶烧结刚玉磨粒及制备方法，其原料组成重量百分比为：勃姆石(γ‑AlOOH)含量为91.5～97.0wt％；SiO₂ 0.1～0.5wt％；MnO、Fe₂O₃、MgO、Cr₂O₃中的一种或者几种的组合，含量为1.4～4.5wt％；稀土氧化物Eu₂O₃，La₂O₃，Y₂O₃中的一种或几种的组合，含量为1.5～3.5wt％；按照原料组成重量百分比加入各种原料混合均匀，再按照1:4的固液比加入1～2mol/L硝酸进行溶解形成溶胶，然后加入固液总重量0.5％的引晶剂和固液总重量0.3％的增塑剂，搅拌均匀静置形成凝胶后在烘箱中干燥6小时，然后通过成型工艺做成规整的形状将成型后产品在烧结炉中800℃进行初烧6‑8小时后，在1300～1400的回转炉中快速烧结3～8分钟，最终形成α‑Al₂O₃致密均匀的微晶结构。本发明具有很高的密度和硬度。能够解决常规磨粒在金属磨削过程中效率低、易烧伤等问题。

技术领域

本发明涉及一种纳米晶烧结刚玉磨粒，用于金属磨削领域，尤其涉及的是高精度磨削用纳米晶烧结刚玉磨粒及其制备方法。

背景技术

1981年美国3M公司工业磨料部推出了一种牌号为Cubitron的陶瓷刚玉磨料。其韧性是普通刚玉的2倍以上。磨削性能优于大多数普通磨料。八十年代中期，诺顿公司开发出了一种SG(商标名)磨料，它也是一种陶瓷刚玉磨料，性能与Cubitron磨料相似，其实，这两种磨料都是采用一种俗称为溶胶-凝胶(Sol-gel,简称SG)工艺的化学陶瓷工艺制造的。其工艺过程是：配制勃姆石(γ-AlOOH)的水溶胶体，经凝胶化后。干燥固化，再破碎成颗粒，最后烧结成磨料。

另外，由于烧结刚玉磨料颗粒是由大量亚微米级的A1₂O₃晶体烧结而成，在磨削时能不断破裂并暴露出新的切削，因此其自锐性特别好。其磨削性能明显优于普通刚玉，主要表现为耐磨、自锐性好、磨除率高、磨削比大等优点。主要用于难磨削材料的高效磨削。它通过一种溶胶凝胶工艺使生产出的每颗磨粒中含有成千上万个微小结晶。每颗陶瓷磨粒的微观结构，使它能自锐，持续地露出新的、锋利的切削刃。因而微米级烧结刚玉磨料非常致密、粗糙、坚固、锋利。它磨削时产生一个与刀具后角相似的锋利的切削刃，因此其切削温度较低，它比普通氧化铝对难磨削材料的烧伤或金相损害更少，并且可在低负荷下长时间保持锋利，总停机时间较少，寿命更长。因而该磨料的砂带和砂盘能在难磨削材料，如航空和航天合金以及锻钢上进行快速切削。这种独特的能力提高了产量，降低了劳动成本。

由于上述磨料的晶粒尺寸仅到微米级，磨粒的自锐性还有改善的空间，并且凝胶干燥后破碎过程中有20％以上的细粉损耗，会造成粉尘污染及浪费。因此，现有技术存在不足，需要改进。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种纳米晶烧结刚玉磨粒及其制备方法，将晶粒的尺寸降低至纳米级，改善磨料的硬度和自锐性。并且增加成型工艺直接将凝胶成型至需要的形状，避免破碎过程中的浪费和污染。

本发明采用如下技术方案：

一种纳米晶烧结刚玉磨粒，其特点在于，原料组成的重量百分比为：

勃姆石(γ-AlOOH) 含量91.5～97.0wt％；

SiO₂ 含量0.1～0.5wt％；

MnO、Fe₂O₃、MgO、Cr₂O₃中的一种或者几种的组合， 含量1.4～4.5wt％；