[发明专利]硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮及其加工方法

说明书

本发明公开了一种硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮及其加工方法。所述烧结砂轮由砂轮基材以及经浇筑、烧结于所述砂轮基材表面的磨料层组成；以制备所述磨料层的原料材料质量100％计，所述磨料层采用包括如下的原料组分进行制备：金刚石粉末10％～25％；结合剂70％～85％；纳米硅溶胶1.0％～10％；分散剂0.5％～1.0％；增稠剂1.0％～2.5％。本发明硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮的加工方法，无需超硬材质的模具，模具磨损小，寿命长，成型工艺简单，且获得的烧结砂轮具有良好的磨削效果。

技术领域

本发明属于砂轮技术领域，特别涉及一种硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮及其加工方法。

背景技术

蓝宝石、超硬陶瓷等脆硬材料由于具有高硬度和高脆性，被广泛应用于手机、精密电子元器件、精密光学器件和高档手表中，但是同样是因为本身的质地具有高硬度和高脆性的特点，研磨加工难度非常大。一般加工玻璃用的电镀砂轮在加工这类超硬材料时，磨削效率低，使用寿命短，难以大规模生产使用。

烧结砂轮具有把持力强，耐磨性好的特点，尤其适用于超硬材料的加工。但烧结砂轮在制造过程中也面临的诸多难题，例如需要模具成型、大压力成型、高温炉烧结、精度修磨等工序，这些工艺导致砂轮生产周期长，产能低，成本远高于电镀砂轮。针对烧结砂轮存在的这些问题，本领域的研究方向主要集中在烧结砂轮的生产工艺上。目前烧结砂轮普遍采用模具压力成型方式，这种方式存在如下几个问题：

(1)模具设计复杂，尤其针对小直径砂轮，无法承受过高压力；

(2)模具寿命低，高压力带来金刚石与模具表面挤压，造成模具表面划伤严重；

(3)生产效率低，一台压力设备要经过填料，保压等过程，设备占用时间长。

发明内容

针对目前模具压力成型方式形成的烧结砂轮存在的模具设计复杂、模具寿命低无法承受高压以及生产效率低下等问题，本发明提供一种硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮及其加工方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮，所述烧结砂轮由砂轮基材以及经浇筑、烧结于所述砂轮基材表面的磨料层组成；

以制备所述磨料层的原料材料质量100％计，所述磨料层采用包括如下的原料组分进行制备：

以及，所述硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮的加工方法，至少包括以下步骤：

对砂轮基材进行表面粗糙化处理；

将称取的所述金刚石粉末与结合剂进行混料处理，得到第一混合物料；

将所述纳米硅溶胶制成硅溶胶水溶液；

将所述硅溶胶溶液与所述第一混合物料进行混料处理，同时加入所述分散剂、增稠剂，混合均匀，加入去离子水调节粘度，得到磨料层浆料；

向砂轮模具中喷涂脱模剂，并将经过粗糙化处理的所述砂轮基材置于所述砂轮模具中，然后注入所述磨料层浆料；

将所述模具置于干燥箱中70℃～100℃保温1.5～2.5h，获得砂轮胚体；

将所述砂轮胚体置于250℃～1000℃环境中烧结处理，得到所述烧结砂轮。

相对于现有技术，本发明上述提供的硅溶胶凝胶成型的烧结砂轮，由于磨料层包含具有较大的比表面积、吸附性、耐高温性及化学稳定性的纳米二氧化硅，由纳米二氧化硅凝胶聚集形成网状胶体，对金刚石和结合剂起到良好的固定和粘接作用，得到较高强度的砂轮胚体，烧结时高温下纳米二氧化硅不与混合料中的金刚石及金属成分发生反应，不影响砂轮烧结后的性能，并且获得的烧结砂轮具有良好的磨削效果。