[发明专利]一种陶瓷结合剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造砂轮用的结合剂，特别是用于制造陶瓷固结砂轮用的陶瓷结合剂。

背景技术

砂轮是由磨粒、结合剂和气孔三个基本因素组成，磨粒主要起切削作用，气孔主要起排屑和冷却作用，结合剂的主要作用有：（一）把磨粒粘结在一起，做成各种形状的砂轮；（二）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；（三）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，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。对于陶瓷砂轮，其优质的产品性能主要决定于性能良好的陶瓷结合剂。目前国内外已有的陶瓷结合剂种类繁多，随着科技的进步和科研的发展，难磨削材料品种增多，磨削工艺不断改进，新型结合剂也越来越多，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（使用线速度V≥60m/s），普遍存在强度不过关、质量不稳定、废品率高、安全性低等问题，其主要原因在于结合剂在高温烧成时形成的液相不够。有一些厂家，采用增加硼玻璃含量的方法，但会造成砂轮的脆性增加，影响安全性能。另有厂家，采用加大结合剂与磨料的比例，这种方法虽能解决砂轮的强度问题，但由于结合剂量的增加，砂轮的气孔率变小、硬度增加，影响磨削效果。

对比文件专利号CN102009393.A公布了一种高速磨削CBN陶瓷砂轮制备技术，该技术中的结合剂中硼玻璃含量为40~60，比例较大，只适用于制作CBN、金刚石等超硬磨具，制作普通陶瓷固结砂轮时，会造成产品脆性太大，反而会降低强度。同时该结合剂中还采用了纳米SiO₂粉、纳米莫来石粉，价格较高，增加了砂轮制造成本。该技术对陶瓷粉料进行预熔的温度为1600℃，而大多砂轮厂家所使用的高温烧结炉窑如燃气窑、隧道窑等正常烧成温度在1250℃左右，窑体能承受的最高温度一般不超过1400℃，因此只能在电炉或马弗炉等小型炉窑中进行，无法适应规模化生产。

发明内容

本发明的目的是解决制造陶瓷砂轮特别是高速陶瓷砂轮中存在的强度问题，提供一种成本较低、烧成性能好、高强度的陶瓷结合剂，能有效提高陶瓷砂轮的强度、回转线速度、使用寿命、安全性和产品质量。

本发明的技术方案是：一种陶瓷结合剂，其基础配方由下列各组分制成，按重量份数比为：长石40~60份， 粘土30~40份，硼玻璃10~20份；以基础配方为100%，加入含锂化合物，使Li₂O含有量为0.5~1%。

具体制备方法：

（1）对含锂化合物中Li₂O含量进行检测，按含量的多少计算加入含锂化合物的份数。计算公式为：含锂化合物份数=配方设计中Li₂O含量÷含锂化合物中Li₂O含量×100。

（2）按配方设计，准确称量长石、粘土、硼玻璃、含锂化合物，混合后加入球磨机中进行球磨。球磨机中料球重量比为3：1，球磨时间30分钟，出料后过60#筛网。

（3）将上述混合料装入高温炉中进行煅烧，最高烧成温度为1200℃。

（4）将煅烧后的结合剂加入球磨机中进行球磨。球磨机中料球重量比为1：3，球磨时间120分钟，出料后过120#筛网，即制得该种结合剂。

本发明在粘土—长石—硼玻璃类结合剂中引入适量Li₂O成分，作为催熔剂促使形成玻璃相，提高结合剂的强度，从而达到提高最终产品强度的目的。由于含锂化合物的耐火度都在1300℃以上，如锂辉石的耐火度约为1370℃，而硼玻璃的耐火度很低，约640℃～690℃，因此含锂化合物的引入不会增加产品的脆性，而能提高强度。本发明的经合剂由于在制备时进行了高温煅烧，其各种原材料中所含杂质大大减少，提高了结合剂的高温湿润性和反应能力，对提高砂轮强度有很大帮助。本发明所用的含锂化合物来源广泛，价格比纳米SiO₂粉、纳米莫来石粉等低廉许多，几乎不增加所制造砂轮的成本。

利用该发明所述的结合剂，不仅能有效提高高速陶瓷砂轮的强度、使用寿命、安全性能以及产品合格率等；用于制造普通陶瓷砂轮时，还可以减少结合剂的用量，提升砂轮的磨削效率和磨削效果，降低制造成本，经济效益十分明显。

具体实施方式

实施例1：按重量份数，基础配方为：长石50份，粘土35份，硼玻璃15份；加入含锂化合物，使Li₂O含量为0.7%。含锂化合物份数，按下面公式计算：