一種熱固型陶瓷結合劑超硬磨具的製作方法
2023-05-26 19:45:26
一種熱固型陶瓷結合劑超硬磨具的製作方法
【專利摘要】一種熱固型陶瓷結合劑超硬磨具的製作方法：以熱固型新陶瓷材料為結合劑，採取類似熱固型有機樹脂的熱壓成型工藝，具體經過配方設計、稱重磨料、鹼處理磨料並加入結合劑、加入填料，攪拌均勻。150-300℃熱壓成型、脫模、修整等工序，完成熱固型陶瓷結合劑磨具的製作。
【專利說明】一種熱固型陶瓷結合劑超硬磨具的製作方法
【技術領域】
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[0001]該發明涉及一種機械加工用磨具的製作方法。具體涉及一種超硬磨具的新製作方法。
【背景技術】
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[0002]隨著科技的發展，新型材料的不斷出現，機械加工也在向高質量、高精度、高效率、自動化方向的不斷發展，這對超硬磨具的性能也有更高的要求。樹脂結合劑金剛石砂輪，由於有機樹脂的耐溫性不好，易碳化，也越來越不能滿足現代加工的要求，市場迫切需要高性能陶瓷結合劑金剛石砂輪。
[0003]但是由於金剛石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。而傳統的陶瓷結合劑需要1250-1300度的高溫燒制，不能滿足金剛石、立方氮化硼等超硬磨料的特殊要求。而行業技術人員為了滿足其特殊要求，對傳統陶瓷結合劑進行改性，以降低燒制溫度至700-8001左右，即所謂的低溫陶瓷結合劑，但此時的陶瓷材料的性能已經有很大的降低，很難製作出性能理想的超硬磨具，因此目前陶瓷結合劑金剛石砂輪還沒有得到廣泛的應用。國內的金剛石砂輪主要為樹脂和金屬結合劑，陶瓷結合劑的用量還很少。其主要原因是:
[0004]金剛石一般在7001即可氧化，傳統的陶瓷結合劑一般燒制溫度在1250—1300度，為降低耐火度，結合劑中引入大量鹼性物料，這樣得到所謂的低溫陶瓷結合劑一般也在7001左右燒制，陶瓷性能大大降低了，燒結過程不易控制，很難生產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行業「難題」，長期困擾著行業發展。為解決上述問題，科技工作者從多方面進行了研究，但目前業內研究的主要方向還是對傳統陶瓷結合劑進行有限的改性，沒有革命性的新思維、新理論、新材料、新工藝，就很難有實質性的突破。
【發明內容】
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[0005]我們本著材料成分決定結構、結構決定性能、性能體現價值為思路，以無機高分子理論為指導，借鑑複合材料優勢，另闢蹊徑，從改變材料體系入手，經長期探索實驗，研發生產出具有原創性的僅在2001左右即可固化的超低溫熱固型陶瓷結合劑(創造性)，很好的解決了超硬磨具無理想陶瓷結合劑這一行業「難題」。(實用性)
[0006]一、我們的超低溫陶瓷結合劑是真正意義上的低溫結合劑，它的瓷化溫度僅為2001左右，目前尚無接近或低於它的陶瓷結合劑的報導(新穎性)。可大大節約能耗，減少汙染，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象，在具有傳統陶瓷結合劑所具有的優點外，還使得在防止金剛石氧化的同時還可提高對金剛石磨料的把持力。
[0008]三、結合劑為無機高分子材料,不但具有無機無機材料特性，還具有一定的有機材料特性，其良好的韌性特點，可克服傳統陶瓷結合劑脆性大的缺點。
[0009]四、該結合劑為低溫瓷化，可添加一定的有機材料實現複合改性，在強度、韌性等方面進行調整，以更好的滿足不同工件的需要。
[0010]五、該材料為化學合成，達到原子級的重組，50 %達到納米級，可解決生產微分級金剛石砂輪的技術難題。
[0011]六、和傳統的樹脂砂輪生產工藝非常相似，無需對生產設備進行大的改造。
[0012]七、可實現微波瓷化，使得生產過程更高效、節能、清潔。為磨具行業淘汰落後生產方式，實現升級轉型可持續發展提供強有力的技術支持。
[0013]有益效果:該熱固型陶瓷結合劑和傳統的低溫陶瓷結合劑相比無需高溫燒制，使原來需要15天左右的生產周期可縮短至1個小時，大大節約了能耗、提高了生產效率。和傳統的樹脂結合劑相比，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、並且不含苯、甲醛等有害物質。是企業轉型，產品升級的理想途徑，是對磨具行業傳統生產方式的顛覆性革新，在行業中引起非常大的反響。
[0014]【專利附圖】
【附圖說明】:圖1是製作方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
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[0015]在長時間的實驗、試驗基礎上，總結熱固型陶瓷結合劑磨具製作新的工藝方法:
[0016]該結合劑為純無機合成，具有類熱固型樹脂的特性，但流動性不及有機樹脂好，在熱壓成型過程中，應適當加大壓力，以提高流動性。
[0017]1.配方設計:根據對磨具硬度大小的不同要求，設計出超硬磨料、熱固型陶瓷結合劑、填料所佔不同比例的配方。
[0018]2.稱重磨料。
[0019]3.鹼處理磨料並加入結合劑。(具體方法附後)
[0020]4.加入填料，攪拌均勻。
[0021]5.熱壓溫度 200—2501。
[0022]6.壓力不小於15—25兆帕。
[0023]7.根據工件大小，保溫保壓35分鐘左右。使得成型和固化同時進行。如保溫時間短，也可烘箱二次固化。
[0024]8.前5、10分鐘，各放氣1次。
[0025]9.熱壓完成後，可涼至1501左右脫模。並置於緩慢降溫環境下，至室溫。
[0026]10.如直接和金屬基體熱壓成型，熱壓結束後，立即脫模，並迅速放置到緩慢降溫環境下，至室溫，防止和基體開裂。
[0027]11.基體需開槽並塗矽氧烷偶聯劑處理液。
[0028]鹼處理磨料的方法
[0029]為了提高把持力，務必對磨料進行鹼處理，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、沸煮至鹼液將盡而未盡時，停止加熱。
[0033]4、再加入同前量的水，攪拌5分鐘，並濾掉去鹼。(確保磨料表面為溼態)
[0034]5、將處理後的溼態磨料，少量、多次加入部分結合劑中，並不停攪拌，避免結團。
[0035]6、再將剩餘結合劑直接加入並攪拌均勻。
[0036]7、最後把填料加入並攪拌均勻。
[0037]8、如混合料潮溼，可在1501烘箱了乾燥10小時左右。(前1小時注意分散防止結團
【權利要求】
1.採取有機樹脂的熱壓成型工藝，製得陶瓷相為結合劑的超硬磨具工件。
2.根據權利I要求所述，結合劑為熱固型陶瓷結合劑，填料包括金屬粉、金屬纖維，礦物粉、礦物纖維，碳化矽、碳化鎢等，如需增強韌性可添加聚醯亞胺等有機樹脂等。
3.根據權利1、權利2要求所述，150-300°C溫度範圍熱壓，成型、固化同時進行方式。
4.根據權利1、權利2要求所述，壓力在10-25MPa間。
5.根據權利1、權利2要求所述，「熱固型陶瓷新材料」及「熱固型陶瓷結合劑」的稱謂。
6.根據權利1、權利2要求所述，工作層與基體粘接可和熱壓成型過程合併一步進行。
7.根據權利1、權利2要求所述，適用磨料包括剛玉、碳化矽、金剛石、立方氮化硼及⑶坐寸ο
8.根據權利1、權利2要求所述，熱壓後，還可後續採用烘箱繼續固化以提高產品性能、提1?生廣效率。
9.根據權利1、權利2要求所述，鹼處理磨料的方法。
【文檔編號】B24D3/14GK104400673SQ201410276079
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】趙宇 申請人:西安宇朗陶瓷新材料有限公司