论文普通磨具用陶瓷结合剂进展是关于本文可作为相关专业结合剂论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文结合剂论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：本文简单介绍了烧结磨具用陶瓷结合剂：烧结结合剂、烧熔结合剂、低熔结合剂和磨具的低温烧成技术,对相关普通磨具陶瓷结合剂的研究文献进行了分析,阐明普通磨具陶瓷结合剂的发展方向在于促成磨具的低温绿色烧成和高强度高速砂轮技术.
关键词：普通磨具；陶瓷结合剂；低温烧成；高速砂轮
1前言
在陶瓷工业领域烧结陶瓷磨具是一个重要的分支,其主要原材料是陶瓷结合剂与磨料,普通磨具用磨料主要是刚玉和碳化硅磨料,超硬磨具/工具用磨料主要是CBN和金刚石,另外还有一种成本介于普通磨具与超硬磨具之间性价比较高的新型SG磨具,其所用磨料包含了一定体积浓度的烧结刚玉磨料（SG磨料）.而普通磨具用陶瓷结合剂与后两者所用陶瓷结合剂有很大的不同,前者基本为高温结合剂,磨具的烧成温度约为1300℃,后者主要为低温结合剂（或称低熔陶瓷结合剂）,通常认为烧成温度低于 1000℃[1].在磨具结构中结合剂将磨粒固结在一起,以“结合剂桥”的形式存在,一定程度上决定着陶瓷磨具的强度和其他相关性能.普通磨具用陶瓷结合剂在制备时常采用矿物原料粘土、黄土、滑石、长石、石英粉、萤石和锂辉石等与硼玻璃、硼硅玻璃熔块料配制而成[2-4]；而CBN和金刚石以及SG磨具用陶瓷结合剂均为熔炼过的熔块料.
陶瓷磨具结合剂一般分为烧结结合剂和烧熔结合剂,烧熔结合剂又包括半烧熔（半烧结）和低熔结合剂.
2普通磨具常用陶瓷结合剂
2.1烧结结合剂
烧结结合剂,在磨具烧成时产生的液相量少,其显微结构组成为大量的结晶相、少量的玻璃相和气孔.烧结结合剂的典型矿物组成为粘土、长石、石英以及少量的滑石.主要用于碳化硅磨具的生产中,有利于避免黑心缺陷的形成[2].闫国进[5]等通过电子探针微区分析研究了粘土-长石-石英系烧结陶瓷结合剂碳化硅磨具的显微结构特征,其研究结果表明结合剂呈典型的烧结状态,有大量的晶界和微细裂纹、尺寸较大的气孔存在,其物相主要为玻璃相和残留石英,在较大颗粒的残留石英内部及周围发育有裂纹.烧结结合剂的典型化学成分见表1[2].
2.2 烧熔结合剂
烧熔结合剂的耐火度低于磨具的烧成温度,在磨具的焙烧过程中随着温度的升高结合剂发生一系列的物理化学变化,物料经过熔融、溶解等过程产生较多的液相,对磨粒形成浸润和粘结,在冷却后磨具固化凝结为坚硬的整体.烧熔结合剂所用原材料除粘土（黄土）、长石、石英之外,更含有较多的催熔原料,比如滑石、萤石、锂辉石、硼玻璃、硼硅玻璃、硼铅玻璃、碳酸钠等.这种结合剂的烧熔机理是在加热过程中催熔组分、原料中的杂质及某些原料的新生化合物之间会发生共熔作用而产生液相,继而催熔组分熔融,液相量增多,将难溶的固相浸溶,直至残留的固相全部或绝大部分都成为液相.烧熔结合剂焙烧之后其显微结构大部分为玻璃相,有时也会存在少量的结晶相.刚玉磨具多采用烧熔结合剂,主要包含粘土-长石系列、粘土-长石-硼玻璃系列、硼玻璃-石英-纯碱系列、粘土-长石-滑石系列、粘土-长石-硼玻璃-滑石系列、粘土-硼玻璃-无碱玻璃-锂辉石系列.粘土-长石系结合剂由于原材料来源广、成本较低、工艺性能稳定等原因应用较广,但是对于粗粒度以及软级硬度的磨具还需引入硼玻璃,即采用粘土-长石-硼玻璃系列[2].
粘土-长石-硼玻璃系结合剂是常用的烧熔结合剂,其所含有的硼玻璃的耐火度较低,介于640 ～ 690℃,是强催熔剂.硼玻璃用于配制结合剂时能够显著降低结合剂的耐火度,从而降低磨具的烧成温度.这种结合剂流动性好、润湿性强,因为含有B2O3可以有效提高砂轮的抗张强度,所以通常要提高砂轮的强度时常常采用含硼结合剂.同时由于含硼结合剂成本往往较高,所以一般在制造粗粒度及结合剂用量较少等特殊技术要求的砂轮时采用含硼结合剂,或者用于制造50 ～ 60 m/s的高速砂轮、80 m/s或更高线速度的砂轮,生产上一般采用中硼区（硼玻璃含量为15 ～ 30%）的结合剂[2].烧熔结合剂的典型化学成分见表2[2].
闫国进[6]等通过电子探针微区分析研究了粘土-长石-硼玻璃系烧熔陶瓷结合剂刚玉磨具的显微结构特征,探知结合剂呈基本均匀的玻璃态,结合剂与磨料反应明显,在界面处結合紧密,刚玉磨料的边缘被熔蚀,棕刚玉呈锯齿状,白刚玉呈港湾状.借助能谱分析探测到棕刚玉磨料中的杂质主要为TiO2,而且这种杂质随着磨料的熔蚀进入结合剂玻璃相内部或界面处析出金红石微晶.
烧熔结合剂相对比于烧结结合剂其应用较广,主要用于各种刚玉磨具,但是为了特殊需要,一部分碳化硅磨具也在趋向使用烧熔结合剂.半烧熔（半烧结）结合剂是一种耐火度接近于磨具焙烧温度的结合剂,其性能介于烧熔结合剂和烧结结合剂之间,可以很大程度上改善烧结结合剂的流动性、反应能力、高温润湿性,只是这种结合剂磨具的强度较低,磨具硬度与强度易受烧成温度波动的影响,在生产操作上有一定难度.常被用于低浓度碳化硅磨具和细粒度高硬度刚玉磨具的制造,可以避免使用烧熔结合剂造成的黑心、发泡、变形现象[2].
烧熔结合剂与烧结结合剂相比具有以下优势[2]：
（1） 一般情况下烧熔结合剂磨具的机械强度都比烧结结合剂的磨具强度高,能够保证砂轮具有较高的回转破裂强度,也就是砂轮的使用安全性相对较高.
（2） 烧熔结合剂在砂轮烧成时基本能完全熔融,当烧成温度有波动时仍能保证磨具的硬度、强度的相对稳定,产品的组织均匀性相对较好,质量稳定.
（3） 烧熔结合剂的反应能力强、高温润湿性好,有利于改善磨具的性能.
（4） 由于烧熔结合剂的反应能力强,在磨具组成中所占的量少,结构组织相对较松,气孔率、磨粒率较高,可提高磨具的磨削效率并减少对工件的烧伤.
虽然烧熔结合剂的优越性显著,但是烧熔结合剂磨具如果在烧成后高温段冷却制度控制不当则会产生较多的大晶粒,降低磨具的组织强度和各向均匀性,比如高温冷却段速度缓慢时结合剂体系内首先会析出钙长石、金红石晶体,这是由于高温熔体内质点的能量状态较高,有析晶释放能量的倾向,冷却段速度越慢会有更多的晶体析出或晶体长大,从而会对固结磨具的强度和结构均匀性产生危害,所以需要设定合理的磨具烧成温度制度[2].
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参考文献：
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