一種熱固型陶瓷結(jié)合劑超硬磨具的制作方法
【專利摘要】一種熱固型陶瓷結(jié)合劑超硬磨具的制作方法：以熱固型新陶瓷材料為結(jié)合劑，采取類似熱固型有機(jī)樹脂的熱壓成型工藝，具體經(jīng)過配方設(shè)計(jì)、稱重磨料、堿處理磨料并加入結(jié)合劑、加入填料，攪拌均勻。150-300℃熱壓成型、脫模、修整等工序，完成熱固型陶瓷結(jié)合劑磨具的制作。
【專利說明】一種熱固型陶瓷結(jié)合劑超硬磨具的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]該發(fā)明涉及一種機(jī)械加工用磨具的制作方法。具體涉及一種超硬磨具的新制作方法。

【背景技術(shù)】
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[0002]隨著科技的發(fā)展，新型材料的不斷出現(xiàn)，機(jī)械加工也在向高質(zhì)量、高精度、高效率、自動(dòng)化方向的不斷發(fā)展，這對超硬磨具的性能也有更高的要求。樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪，由于有機(jī)樹脂的耐溫性不好，易碳化，也越來越不能滿足現(xiàn)代加工的要求，市場迫切需要高性能陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。
[0003]但是由于金剛石7001左右、立方氮化硼在8001左右即可氧化的特性，使它對陶瓷結(jié)合劑的性能有特殊的要求，特別是燒制溫度的限制，一般不能超過磨料的氧化溫度。而傳統(tǒng)的陶瓷結(jié)合劑需要1250-1300度的高溫?zé)疲荒軡M足金剛石、立方氮化硼等超硬磨料的特殊要求。而行業(yè)技術(shù)人員為了滿足其特殊要求，對傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑進(jìn)行改性，以降低燒制溫度至700-8001左右，即所謂的低溫陶瓷結(jié)合劑，但此時(shí)的陶瓷材料的性能已經(jīng)有很大的降低，很難制作出性能理想的超硬磨具，因此目前陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪還沒有得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)的金剛石砂輪主要為樹脂和金屬結(jié)合劑，陶瓷結(jié)合劑的用量還很少。其主要原因是:
[0004]金剛石一般在7001即可氧化，傳統(tǒng)的陶瓷結(jié)合劑一般燒制溫度在1250—1300度，為降低耐火度，結(jié)合劑中引入大量堿性物料，這樣得到所謂的低溫陶瓷結(jié)合劑一般也在7001左右燒制，陶瓷性能大大降低了，燒結(jié)過程不易控制，很難生產(chǎn)出理想的陶瓷金剛石砂輪，以滿足市場的巨大需求，這一矛盾也成為一個(gè)行業(yè)“難題”，長期困擾著行業(yè)發(fā)展。為解決上述問題，科技工作者從多方面進(jìn)行了研究，但目前業(yè)內(nèi)研究的主要方向還是對傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑進(jìn)行有限的改性，沒有革命性的新思維、新理論、新材料、新工藝，就很難有實(shí)質(zhì)性的突破。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]我們本著材料成分決定結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)決定性能、性能體現(xiàn)價(jià)值為思路，以無機(jī)高分子理論為指導(dǎo)，借鑒復(fù)合材料優(yōu)勢，另辟蹊徑，從改變材料體系入手，經(jīng)長期探索實(shí)驗(yàn)，研發(fā)生產(chǎn)出具有原創(chuàng)性的僅在2001左右即可固化的超低溫?zé)峁绦吞沾山Y(jié)合劑(創(chuàng)造性)，很好的解決了超硬磨具無理想陶瓷結(jié)合劑這一行業(yè)“難題”。(實(shí)用性)
[0006]一、我們的超低溫陶瓷結(jié)合劑是真正意義上的低溫結(jié)合劑，它的瓷化溫度僅為2001左右，目前尚無接近或低于它的陶瓷結(jié)合劑的報(bào)道(新穎性)。可大大節(jié)約能耗，減少污染，提聞生廣效率。
[0007]二、低溫瓷化加之該材料在瓷化過程中有縮聚現(xiàn)象，在具有傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還使得在防止金剛石氧化的同時(shí)還可提高對金剛石磨料的把持力。
[0008]三、結(jié)合劑為無機(jī)高分子材料,不但具有無機(jī)無機(jī)材料特性，還具有一定的有機(jī)材料特性，其良好的韌性特點(diǎn)，可克服傳統(tǒng)陶瓷結(jié)合劑脆性大的缺點(diǎn)。
[0009]四、該結(jié)合劑為低溫瓷化，可添加一定的有機(jī)材料實(shí)現(xiàn)復(fù)合改性，在強(qiáng)度、韌性等方面進(jìn)行調(diào)整，以更好的滿足不同工件的需要。
[0010]五、該材料為化學(xué)合成，達(dá)到原子級(jí)的重組，50 %達(dá)到納米級(jí)，可解決生產(chǎn)微分級(jí)金剛石砂輪的技術(shù)難題。
[0011]六、和傳統(tǒng)的樹脂砂輪生產(chǎn)工藝非常相似，無需對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行大的改造。
[0012]七、可實(shí)現(xiàn)微波瓷化，使得生產(chǎn)過程更高效、節(jié)能、清潔。為磨具行業(yè)淘汰落后生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)升級(jí)轉(zhuǎn)型可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
[0013]有益效果:該熱固型陶瓷結(jié)合劑和傳統(tǒng)的低溫陶瓷結(jié)合劑相比無需高溫?zé)?，使原來需?5天左右的生產(chǎn)周期可縮短至1個(gè)小時(shí)，大大節(jié)約了能耗、提高了生產(chǎn)效率。和傳統(tǒng)的樹脂結(jié)合劑相比，雖然工藝基本相同，但耐溫性能可以提高8001左右，大大提高了磨具的使用壽命、并且不含苯、甲醛等有害物質(zhì)。是企業(yè)轉(zhuǎn)型，產(chǎn)品升級(jí)的理想途徑，是對磨具行業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的顛覆性革新，在行業(yè)中引起非常大的反響。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:圖1是制作方法的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
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[0015]在長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)熱固型陶瓷結(jié)合劑磨具制作新的工藝方法:
[0016]該結(jié)合劑為純無機(jī)合成，具有類熱固型樹脂的特性，但流動(dòng)性不及有機(jī)樹脂好，在熱壓成型過程中，應(yīng)適當(dāng)加大壓力，以提高流動(dòng)性。
[0017]1.配方設(shè)計(jì):根據(jù)對磨具硬度大小的不同要求，設(shè)計(jì)出超硬磨料、熱固型陶瓷結(jié)合劑、填料所占不同比例的配方。
[0018]2.稱重磨料。
[0019]3.堿處理磨料并加入結(jié)合劑。(具體方法附后)
[0020]4.加入填料，攪拌均勻。
[0021]5.熱壓溫度 200—2501。
[0022]6.壓力不小于15—25兆帕。
[0023]7.根據(jù)工件大小，保溫保壓35分鐘左右。使得成型和固化同時(shí)進(jìn)行。如保溫時(shí)間短，也可烘箱二次固化。
[0024]8.前5、10分鐘，各放氣1次。
[0025]9.熱壓完成后，可涼至1501左右脫模。并置于緩慢降溫環(huán)境下，至室溫。
[0026]10.如直接和金屬基體熱壓成型，熱壓結(jié)束后，立即脫模，并迅速放置到緩慢降溫環(huán)境下，至室溫，防止和基體開裂。
[0027]11.基體需開槽并涂硅氧烷偶聯(lián)劑處理液。
[0028]堿處理磨料的方法
[0029]為了提高把持力，務(wù)必對磨料進(jìn)行堿處理，具體方法:
[0030]1、按照水:氫氧化鉀:磨料=3: 2: 5配料。
[0031]2、加熱、攪拌、沸煮。
[0032]3、沸煮至堿液將盡而未盡時(shí)，停止加熱。
[0033]4、再加入同前量的水，攪拌5分鐘，并濾掉去堿。(確保磨料表面為濕態(tài))
[0034]5、將處理后的濕態(tài)磨料，少量、多次加入部分結(jié)合劑中，并不停攪拌，避免結(jié)團(tuán)。
[0035]6、再將剩余結(jié)合劑直接加入并攪拌均勻。
[0036]7、最后把填料加入并攪拌均勻。
[0037]8、如混合料潮濕，可在1501烘箱了干燥10小時(shí)左右。(前1小時(shí)注意分散防止結(jié)團(tuán)
【權(quán)利要求】
1.采取有機(jī)樹脂的熱壓成型工藝，制得陶瓷相為結(jié)合劑的超硬磨具工件。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述，結(jié)合劑為熱固型陶瓷結(jié)合劑，填料包括金屬粉、金屬纖維，礦物粉、礦物纖維，碳化硅、碳化鎢等，如需增強(qiáng)韌性可添加聚酰亞胺等有機(jī)樹脂等。
3.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，150-300°C溫度范圍熱壓，成型、固化同時(shí)進(jìn)行方式。
4.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，壓力在10-25MPa間。
5.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，“熱固型陶瓷新材料”及“熱固型陶瓷結(jié)合劑”的稱謂。
6.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，工作層與基體粘接可和熱壓成型過程合并一步進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，適用磨料包括剛玉、碳化硅、金剛石、立方氮化硼及⑶坐寸ο
8.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，熱壓后，還可后續(xù)采用烘箱繼續(xù)固化以提高產(chǎn)品性能、提1?生廣效率。
9.根據(jù)權(quán)利1、權(quán)利2要求所述，堿處理磨料的方法。
【文檔編號(hào)】B24D3/14GK104400673SQ201410276079
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】趙宇 申請人:西安宇朗陶瓷新材料有限公司