[发明专利]一种陶瓷金属复合结合剂、制备方法及金刚石砂轮

说明书

技术领域

本发明属于磨削加工工具用结合剂技术领域，具体涉及一种陶瓷金属复合结合剂，同时还涉及一种陶瓷金属复合结合剂的制备方法及采用该种陶瓷金属复合结合剂制备的金刚石砂轮。

背景技术

在现代制造领域，磨削加工已经成为实现精密与超精密加工最有效、应用最广泛的工艺技术。随着磨削加工向高速、高效、高精方向的不断发展，同时鉴于陶瓷结合剂金刚石砂轮具有刚性好、磨削锋利、耐用度高、易于修整、使用寿命长等优点，陶瓷结合剂金刚石砂轮的应用范围越来越广泛，用量不断增长。

目前陶瓷结合剂体系主要有B-Zn-Si系、Na-B-Al-Si系、Li-Al-Si系及铅玻璃系。陶瓷结合剂金刚石砂轮主要由金刚石磨料、陶瓷结合剂以及填充料混合烧制而成。结合剂性能的好坏直接关系到金刚石磨料的优良性能能否得到充分的发挥，从而最终影响到金刚石砂轮的磨削效果。

现有技术中，CN104496437A公开了一种陶瓷结合剂，由下列重量份数的物质组成：SiO₂36-45份，B₂O₃23-33份，Fe₂O₃30-40份，CaO2-8份，Li₂CO₃7-10份，KNO₃3-5份，Na₂O6-9份；将所有原料在球磨机中充分混合，再加入水，球磨10-15h，然后静置3-4h，将水倒出，在90-105℃条件下烘干，再球磨、过筛制备得到陶瓷结合剂。CN103624696B公开了一种陶瓷结合剂，其组分及含量按重量百分比为：二氧化硅25％-45％，粒度不大于5微米的超细二氧化硅15％-25％，四硼酸钠14％-20％，氧化铝8％-13％，碳酸锂4％-8％，氧化锌5％-10％，氧化镁1％-2％，碳酸钡0-1％，氧化钛3％-5％；由于在组分中引入超细二氧化硅，提高陶瓷结合剂的强度，同时降低耐火度。

由于金刚石磨料高温下易氧化或者分解，所以要求陶瓷结合剂的耐火度要低；此外，由于金刚石的热膨胀系数通常为4.0×10^-6/℃，所以要求陶瓷结合剂的热膨胀系数要小。适用于金刚石砂轮的结合剂应该具备耐火度低、热膨胀系数小、热导率高、强度高等优点，但是，现有的陶瓷结合剂存在耐火度较高(850℃以上)、热膨胀系数较大(大于6.0×10^-6/℃)、热导率低(0～1W/m·K)、强度不高(40～80Mpa)等缺点。由于结合剂耐火度较高，导致陶瓷结合剂砂轮烧结温度过高而致使金刚石磨料氧化分解，从而丧失了磨料应有的作用；由于结合剂热膨胀系数较大导致与金刚石磨料热膨胀系数不匹配，从而造成磨料与结合剂的结合强度下降；由于结合剂热导率低导致磨削过程中产生的磨削热不能及时排出，从而造成工件烧伤；由于结合剂自身强度不高导致金刚石砂轮的强度也不高，从而难以实现高速磨削。

因此，现有的陶瓷结合剂不能完全达到上述特定的商业需求，难以完全满足现代高效精密磨削加工的需要；制备出一种低耐火度、低膨胀系数、高热导率、高强度的结合剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种热导率高、强度高、耐火度低、热膨胀系数小的陶瓷金属复合结合剂。

本发明的第二个目的是提供一种陶瓷金属复合结合剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种采用上述陶瓷金属复合结合剂制备的金刚石砂轮。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种陶瓷金属复合结合剂，由以下重量份数的组分组成：35～40份的SiO₂，25～30份的H₃BO₃，10～15份的Li₂B₄O₇，3～10份的AlF₃，2～6份的Na₂S，2～5份的Fe₂N，3～8份的Mg₃N₂，2～6份的CaF₂，15～20份的铅锡合金或镍钛合金。

所述铅锡合金由以下重量百分比的组分组成：Pb30％～45％、Sn55％～70％。

所述镍钛合金由以下重量百分比的组分组成：Ni40％～60％、Ti40％～60％。