[发明专利]一种陶瓷结合剂及其制备方法和陶瓷结合剂磨具

说明书

本发明公开了一种陶瓷结合剂，其特征在于，包括烧结助剂；所述烧结助剂为添加有碱土金属氧化物的膨润土，所述碱土金属氧化物为氧化钙和/或氧化镁；其中，以质量百分比计，所述碱土金属氧化物的总量占膨润土总量的2～12.5％。本发明将含有碱土金属氧化物的黏土矿物膨润土作为烧结助剂加入到陶瓷结合剂的制备工艺中，有利于降低烧结温度，提高陶瓷结合剂的强度，提高生产效率，降低成本，突破制备陶瓷结合剂的传统工艺技术，同时也扩大了黏土矿物膨润土的应用范围，该方法也可以进行大规模推广。

技术领域

本发明涉及陶瓷磨具技术领域，具体涉及一种陶瓷结合剂及其制备方法和陶瓷结合剂磨具。

背景技术

作为磨削材料，在磨削过程中具有较高强度的陶瓷结合剂对磨具的安全性和完整性起着至关重要的作用。陶瓷模具中，陶瓷结合剂构成基体与骨架，负责提高其强度和把持磨料。具体地，包括1.把磨粒粘结在一起，做成各种形状的砂轮；2.使砂轮固结后，能承受一定的磨削力和回转切线应力，具有足够的回转强度；3.使表面磨粒磨钝后，受外力作用能产生不同的自动脱落能力，即制成各种硬度，工作时产生自锐作用。因此，陶瓷结合剂的选择对砂轮产品质量特别是强度、硬度有着至关重要的影响。因此，陶瓷磨具的产品性能主要决定于性能良好的陶瓷结合剂。

目前，现有技术中的陶瓷结合剂品种繁多，有粘土-长石类、粘土-长石-硼玻璃类、粘土-长石-滑石类、硼玻璃-石英-纯碱类等。但对制造高速陶瓷砂轮等磨具时，普遍存在强度不过关、质量不稳定等问题，其主要原因在于结合剂在高温烧成时形成的液相不够、耐火度偏高。

随着科学技术的进步，一些非金属黏土矿物以其优异的性能在某些领域的应用高速发展，有些甚至可以取代金属材料。而在磨料磨削的加工中，为了得到性能优良的制品，对陶瓷结合剂也提出了更高的要求。陶瓷结合剂是一种微晶玻璃状态物质，由低熔点玻化材料制成，主要作用是将微小的磨料粘接起来，和磨料颗粒混合包覆，提高磨具的强度，延长磨具的使用寿命。

现用的陶瓷结合剂主要为玻璃或陶瓷，因此存在烧结温度高、强度低的问题，导致制备的磨具抗冲击韧性较低、硬度不均匀、废品率高等缺点，极大的限制了其在磨料磨削加工中的应用，同时在实际生产过程中，传统的陶瓷结合剂导热性能较差且烧结温度高，能耗高，污染环境，结合剂强度不稳定，也违背了现在倡导的低碳经济发展和绿色经济发展，而采用低温烧结得到的陶瓷结合剂密度一般都较低，综合性能差。

因此，现有技术中通过添加膨润土来降低结合剂的整体耐火度使结合剂在高温烧结时反应更充分，添加量相对都比较低，一般在5～20％，且一般不超过20％，其主要作用是用于替代部分粘土来降低烧结温度，添加量过大时会降低陶瓷结合剂的密度影响磨具强度。

例如，中国发明专利CN104446404 A公开了一种高强度陶瓷结合剂，本发明除添加了长石和粘土外，还添加了5-15份的膨润土，利用膨润土的低耐火度降低结合剂的整体耐火度，使其高温烧成时反应更充分，但是采用该法制备的陶瓷结合剂，硬度高，但是把持力不足，在使用过程中磨粒易脱出，导致模具的强度不稳。

显然，陶瓷结合剂的强度除了其自身的强度外，还包括陶瓷结合剂对磨粒的把持力也一样重要，也就是陶瓷结合剂与磨粒的结合力，陶瓷结合剂必须能形成十分牢固的结合剂桥梁方能更直接地体现磨具的高硬度。中国发明专利CN 107935556 A公开了一种纳米陶瓷结合剂的制备方法，该专利提供了一种高温烧结陶瓷结合剂的方法，程序升温并1400℃高温烧结后对熔融料进行水淬处理，再加入纳米氮化钒/氮化铬来提高结合剂的硬度、导热性能，最后采用微波烧结法降低结合剂的热应力，避免开裂。但使用该方法制得的陶瓷结合剂，由于纳米氮化钒/氮化铬的加入，硬度足够，把持力强。可见，现有技术，需要通过高温烧结来保证陶瓷结合剂的把持力和强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷结合剂及其制备方法和陶瓷结合剂磨具，将无机黏土矿物加入到陶瓷结合剂中，降低烧结温度，提高陶瓷结合剂强度和把持力。