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SiC磨具低溫燒結成陶瓷結合劑的研究

關鍵詞 碳化硅 , 低溫燒結 , 陶瓷結合劑|2011-06-23 16:42:10|制造技術|來源 中國磨料磨具網
摘要 摘要通過改善結合劑的耐火度、流動性、強度,試制出用于低溫燒成(1000℃以下)的低熔結合劑。該結合劑的強度和制作成的試塊的硬度都比較高。ABSTRACTByimprovingthe...

  摘要 通過改善結合劑的耐火度、流動性、強度,試制出用于低溫燒成(1000℃以下)的低熔結合劑。該結合劑的強度和制作成的試塊的硬度都比較高。
  ABSTRACT By improving the refractoriness,flowability,and strength of bonds.we have trial-produced Low-meltingbond sample block in Low-temperature sintering.The strength of bond and the hardness of sample block produced are all high-er.
  主題詞 SiC磨具 低溫燒成 低熔結合劑 結合劑的強度和硬度
  KEYWORDS SiC abrasive products Low-temperature sintering Low-melting bond the strength and hardness of bond
  1 引言
  陶瓷結合劑制造的磨具廣泛應用于機械制造行業,許多重要的機器零件都要進行磨加工。如噴汽發動機,水壓汽輪機,一般用螺旋漿,軸承部件等。在這些零件的加工中陶瓷結合劑磨具都發揮了很好的作用。
  但是以往的陶瓷磨具大都采用1300℃左右的高溫燒成。燒成所用時間長,能量消耗大。而且對SiC磨具來說,高溫燒成高硬度部分容易產生“黑心”。為避免“黑心”產生常采用酸堿比較大的燒結結合劑,這時為達到必要的高硬度,必須引入大量的結合劑,這又將導致磨具組織緊密,磨具磨削時粉塵大,磨削性能不好。且磨具的硬度難以控制。如果采用低溫燒成,不僅可以彌補上述不足,而且還具有節約能源,加快窯的周轉率,延長耐火物及窯的使用壽命、減少磨具外觀斑點等一系列優點…。但目前低溫燒成在國內磨具行業應用甚少,主要原因在于低溫燒成磨具不易達到較高的磨具強度和硬度。
  本課題即是試制出一種低熔陶瓷結合劑,實現磨具的低溫燒成(燒成溫度在1000℃以下),且結合劑的強度較高,用該結合劑制作的“8”字塊的硬度也較高。
  2試驗方案的確定
  本試驗主要采用含硼的粘土—長石—硼玻璃類結合劑,外加少量礦物添加劑。由于硼玻璃是一種強催熔劑。在結合劑中引入一定量的B2O3,可以顯著降低結合劑的耐火度,增大結合劑的高溫流動性和濕潤性。且在控制合適的原料配比時,B將由三價轉化為四價, B2O3則由[BO3]三角形結構轉化為[BO4]四面體結構。 [BO4]四面體與[SiO4]四面體聯結為三度空間的玻璃網絡.從而可提高磨具的強度[2]。適量的添加物可以提高結合劑對磨粒的濕潤性及結合劑的流動性,改善結合劑與磨粒之間的連結作用。
  本課題主要是通過改變結合劑的成份、配比.研制出一種結合劑,結合劑的化學成份范圍如表1所示。
  該結合劑的強度比較高,結合劑的耐火度低,用該結合劑制作的SiC“8”字塊硬度比較高。
  試驗中的測試項目有結合劑的耐火度、流動性,及 “8”字塊的強度與硬度。
  


  3 試驗過程及結果
  試驗過程分為結合劑配劑、結合劑性能測試、配方調整、砂輪制作及性能測試四個階段進行的。
  3.1 測定結合劑的耐火度及流動性
  首先配制幾種結合劑:V1為未加添加劑,U加入了添加劑,V3與V2原料種類相同,也加入了添加劑,只是各組成配比不同。然后制作成三角錐,在耐火度爐內測定其耐火度;并制作成φ15×15的試樣,隨“8”字塊一塊燒成到950℃,自然冷卻到室溫測定其流動性。測定結果如表2所示。
  


  3.2制作并測試“8”字塊的強度及硬度
  選用GCl20 #作磨料。結合劑用量為21%,成型密度r=2.1g/cm3。按陶瓷磨具生產工序進行混料、成型、干燥和燒成。制作成“8”字塊試樣。最終燒成溫度為950℃。強度測定是在液壓萬能拉力試驗機上進行,硬度是用JS32型順控數顯噴砂硬度計測定的。結果如表3所示。
  


  3.3 不同結合劑用量時,結合劑強度及“8”字塊硬度值
  對每種結合劑取不同的用量.在相同的成型密度時,測定“8”字塊的強度與硬度值,發現V2效果最好。
  表4 V2結合劑取不同用量時,“8”宇塊的強度、硬度值如成型密度r=2.15g/cm3時,V2取不同用量,試驗結果如表4所示。
  


  3.4 為進一步驗證,取結合劑V2制作成P200×22×32的砂輪進行回轉試驗,發現回轉速度為80m/s時保持0.5分鐘不破裂。試驗時由于生產條件的限制.只能生產r=1.759/cm3的砂輪,其性能如表5。
  


  4 結論
  通過試驗得出如下結論:
  (1)用于低溫燒成的低熔結合劑可以達到較高的強度。
  (2)對于合適的結合劑V2,通過調整結合劑用量,可以得到不同硬度的磨具,且無“黑心”、“發泡’’現象。
  (3)結合劑的耐火度低,實現了磨具的低溫燒成。
   參 考 文 獻
  1 黃秉麟、伍瑾琛等編著.陶瓷磨具制造.機械工業委員套機床工具工業局出版,1987.8
  2 西北輕工業學院主編.玻璃工藝學.輕工業出版社,1982.5







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