[发明专利]一种超细粒度陶瓷磨具超临界流体混料方法

说明书

一种超细粒度陶瓷磨具超临界流体混料方法，包括如下步骤：（1）按照重量百分比为磨料25～50%、陶瓷结合剂4～26%、润湿剂1～25%先将磨料、陶瓷结合剂及润湿剂加入高压釜中，密封；（2）向高压釜中注入二氧化碳，并将压力和温度分别调至72.8 atm、31.1℃以上，使二氧化碳达到超临界状态；搅拌1~3h。针对超细磨具制备过程中，因粉体表面能较高极易发生团聚的难题进行研究，利用渗透能力极强的超临界液态二氧化碳充分浸润团聚体的缝隙，达到弱化颗粒之间的结合力的目的，有效解决了超细磨具制备过程中各组分团聚常规方法难以打开的难题；同时也解决了常规混料工艺中混合料流程复杂及易出现偏析的问题。

技术领域

本发明属于磨具制备技术领域，具体涉及一种超细粒度陶瓷磨具超临界流体混料方法。

背景技术

陶瓷结合剂磨具具有磨削能力强、形状保持性好、磨削精度高、不易堵塞和烧伤工件、易修整且耐高温耐酸碱等一系列优良性能，能够适应各种冷却液的磨削和各种加工精度要求的磨削，因而应用最为广泛。超细粒度砂轮（砂轮固体粒度低于5μm）在一些产品中作为最后一道工艺，其加工质量直接决定产品的良品率，因此，用户对超细磨具的稳定性及磨削质量要求不断提高。由于超细磨具中组分粉体粒度过细，自身表面能高，在混料时各组分的团聚难以打开，最终导致磨具内部组织和硬度不均，砂轮经常出现粘屑、烧伤、磨削效率低等情况的发生，此类磨具的磨削质量和稳定性远低于进口同类产品。目前提高超细粒度成型料的均匀性常规方法，一方面工艺流程复杂，耗费时间较长；另一方面易引入杂质，为磨具性能带来不可控的因素。

超临界二氧化碳其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数10⁻⁴ cm² s⁻¹，远高于普通液体。因此，超临界状态的二氧化碳具有极强的渗透能力，极易扩散进入颗粒之间的缝隙中，弱化团聚颗粒之间的结合强度。同时，在高速搅拌器搅拌过程中，由于料筒内存在径向速度梯度，料浆中的团聚颗粒受到垂直于半径方向的强力剪切。颗粒在高频碰撞、挤压、剪切的共同作用下，团聚的料团被逐渐剥离，被直至完全打散。在料团解聚的过程中，超临界二氧化碳中溶解的润湿剂充分包裹在各个颗粒表面，发挥其空间位阻的作用，可在气固分离过程中有效阻止颗粒的二次团聚、偏析。

超临界流体混料方法一方面提高超细粉体均匀混料的效率，同时解决常规混料方式流程复杂及易出现偏析的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细粒度陶瓷磨具超临界流体混料方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种超细粒度陶瓷磨具超临界流体混料方法，包括如下步骤：

（1）按照重量百分比为磨料25～50%、 陶瓷结合剂4～26%、润湿剂1～25%先将磨料、陶瓷结合剂及润湿剂加入高压釜中，密封；

（2）向高压釜中注入二氧化碳，并将压力和温度分别调至72.8 atm、31.1 ℃以上，使二氧化碳达到超临界状态；搅拌1~3h；

（3）混料结束后，减压使超临界二氧化碳转化为气体，并释放，冷却至常温后取出混合料即可。

进一步地，磨料为金刚石、立方氮化硼、刚玉、碳化硅和二氧化硅中的任一种或两种以上任意比例的混合物，磨料粒度为0.01μm～5μm。

所述润湿剂为石蜡、硬脂酸和蜂胶中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述陶瓷结合剂可以为本领域常用的公知的陶瓷结合剂，如玻璃结合剂、微晶玻璃结合剂、普通陶瓷结合剂陶瓷，所述陶瓷结合剂的粒度为0.01μm～5μm。

步骤（2）具体过程如下：向高压釜内通入二氧化碳以排尽高压釜内的空气；将进气口阀门关紧后，加热；当温度达到45~95°时，注入二氧化碳使压力达到8~12MPa。