陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法
陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法，属于粉末冶金材料【技术领域】，以达到陶瓷结合剂对金刚石的保持力好，和碳化硅、棕刚玉、金刚石三者膨胀系数匹配，成品烧结温度低等效果。陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成：SiO220～55，Al2O35～25，ZnO0～5，TiO20～5，ZrO0～7，Na2CO310～20，Li2CO35～15，H3BO38～30。本发明的陶瓷磨块用陶瓷结合剂使陶瓷磨块具有烧结温度低、自锐性好、锋利度好、寿命长、低碳环保等优点。
【专利说明】陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磨块用结合剂及制备方法，特别是用于墙地瓷砖加工的细磨工序使用的陶瓷磨块的结合剂及制备方法，属粉末冶金材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]瓷砖生产线是墙地瓷砖行业内的主要设备，目前全国陶瓷生产线有3000条左右，其中抛光线就有2000多条，磨块年用量非常大。瓷砖抛光线用的磨块主要分为三种:金属磨块、碳化硅磨块和菱苦土磨块，分别用于粗磨、中细磨和抛光。其中，中细磨用碳化硅磨块用量最大，但碳化硅磨块存在磨削效率低、寿命短等缺点，这不仅造成抛光工序成本相对较高，而且对生产环境也产生极大的污染。
[0003]陶瓷磨块(即陶瓷基金刚石磨块)是一种新兴起的磨块，陶瓷磨块的主要原料为碳化硅、棕刚玉、金刚石，通过添加适量结合剂以及添加料制备而成，与其他磨块相比，具有以下优点:①磨削力强，磨具磨损比较小，磨削时磨具的形状保持性好，磨出工件的精度高；②磨削时产生的热量较少，磨具升温比较低，可以适应各种冷却液的作用，陶瓷基金刚石磨块内有较多的气孔，磨削时有利于排泄磨屑和散热，不易烧伤工件；③陶瓷基金刚石磨块的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易。
[0004]因此陶瓷磨块替代碳化硅磨块有着得天独厚的优势，但用陶瓷磨块替换碳化硅磨块这一技术在行业内并不成熟。在陶瓷磨块的制备过程中结合剂质量的优劣直接影响陶瓷磨块的性能，陶瓷结合剂必须具备以下性能:强度高，有较高的耐热性，具有适当的硬度，磨削消耗小，磨削效率高，加工出的工件表面精度要高，填料必须经济。因而陶瓷结合剂的制备是陶瓷基金刚石磨块制作的关键技术。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题是提供一种墙地瓷砖抛光线用陶瓷磨块的陶瓷结合剂及制备方法，以提高结合剂对金刚石磨块的保持力，改善陶瓷结合剂的热膨胀系数，降低陶瓷模块成品的烧结温度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂，所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配
成:
SiO2 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO35 ~15，H3BO3 8 ~30。
[0007]本发明的进一步改进在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成: SiO2 25 ~52，Al2O3 5 ~23，ZnO O ~4，TiO2 O ~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO3
5~13，H3BO3 8 ~28。
[0008]本发明的进一步改进在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成: SiO2 45，Al2O3 20，ZnO 1, TiO2 1, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO3 9。[0009]本发明还涉及一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂的制备方法，包括如下步骤:
a.配混原料:按配比称取各原料，投入混料机中混合2~3小时；
b.粉料熔炼:将混合均匀的原料倒入玻璃熔炉中熔炼，熔炼温度130(Tl500°C，熔炼时间广2小时，将混合均匀的原料熔炼为玻璃液；
c.溶液冷淬:将熔炼后的玻璃液快速倾注入冷水中，进行快速冷却形成粗料，其中冷水温度为10~25°C，冷却时间为3(T60s ；
d.粗料破碎:将步骤c中得到的粗料倒入破碎机中破碎，过30目筛后得到粗粉；
e.细磨粉料:将步骤d中得到的粗粉倒入球磨机中球磨1.5^2.5小时，球磨时加入适量水，磨成浆料；
f.过筛:将步骤e中球磨后的浆料过320目筛，得到细浆料；
g.烘干:将步骤f中过筛的细浆料放入烘箱内烘干处理2~3小时，得到粉料；
h.二次过筛:将烘干的粉料送入超声波振动筛进行二次过筛，即可得到结合剂粉；
1.包装:将步骤h过筛后的结合剂粉装袋进行真空包装，即得到结合剂成品。
[0010]由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于:
将本发明制作的陶瓷结合剂用于陶瓷磨块的制作，以达到陶瓷结合剂对金刚石的把持力好，和碳化硅、棕刚玉、金刚石三者膨胀系数匹配，成品烧结温度低等效果。使陶瓷磨块具有烧结温度低、自锐性好、锋利度好、寿命长、低碳环保等优点。
[0011]本发明的陶瓷结合剂配方，可提高磨头使用寿命和烧结性能，保证对所包裹的金刚石形成良好的机械啮合，且能够在较低的烧结温度下、较短的烧结时间内达到有效烧结，减缓金刚石单晶的劣化趋势，其陶瓷组元可以良好的浸润磨料，提高对金刚石的把持能力。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0013]一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂，所述结合剂的原料由下述重量单位的粉末原料配成:Si02 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO3 5 ~15，H3BO3 8 ~30。
[0014]本发明陶瓷结合剂的优选为:Si02 2 5~52，Al2O3 5~23，ZnO O~4，TiO2 O~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO3 5 ~13，H3BO3 8 ~28。
[0015]进一步优选为SiO2 45，Al2O3 20，ZnO I, TiO2 I, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO39。
[0016]采用上述原料制备的陶瓷结合剂，评价其性能的参数主要有:热膨胀系数和陶瓷磨块中陶瓷基体与金刚石之间的把持力系数。
[0017]其中:热膨胀系数根据金刚石热膨胀系数、碳化硅热膨胀系数以及棕刚玉热膨胀系数限定，当金刚石热 膨胀系数为1.2^4.5X10_6/°C、碳化硅热膨胀系数为4~6Χ10_6/?、棕刚玉热膨胀系数为7~10X10_6/°C时，为使结合剂牢固的把持磨料，结合剂的热膨胀系数宜选择在4~7Χ 10_6/°C比较合适。
[0018]引入相对密度修正模型(Turner模型)来准确预测陶瓷材料的热膨胀系数。
【权利要求】
1.一种陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO35 ~15，H3BO3 8 ~30。
2.根据权利要求1所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 25 ~52，Al2O3 5 ~23，ZnO O ~4，TiO2 O ~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO35 ~13，H3BO3 8 ~28。
3.根据权利要求2所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 45，Al2O3 20，ZnO I, TiO2 I, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO3 9。
4.权利要求1~3任一项所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤: a.配混原料:按配比称取各原料，投入混料机中混合2~3小时； b.粉料熔炼:将混合均匀的原料倒入玻璃熔炉中熔炼，熔炼温度130(Tl500°C，熔炼时间广2小时，将混合均匀的原料熔炼为玻璃液； c.溶液冷淬:将熔炼后的玻璃液快速倾注入冷水中，进行快速冷却形成粗料，其中冷水温度为1(T25°C，冷却时间为30~60 s ；` d.粗料破碎:将步骤c中得到的粗料倒入破碎机中破碎，过30目筛后得到粗粉； e.细磨粉料:将步骤d中得到的粗粉倒入球磨机中球磨1.5^2.5小时，球磨时加入适量水，磨成浆料； f.过筛:将步骤e中球磨后的浆料过320目筛，得到细浆料； g.烘干:将步骤f中过筛的细浆料放入烘箱内烘干处理2~3小时，得到粉料；h.二次过筛:将烘干的粉料送入超声波振动筛进行二次过筛，即可得到结合剂粉； `1.包装:将步骤h过筛后的结合剂粉装袋进行真空包装，即得到结合剂成品。
【文档编号】B24D3/18GK103551971SQ201310514950
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】姚俊青, 赵振艳, 江斌, 苏士伟, 刘英凯, 林强, 李顺卿 申请人:博深工具股份有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法，属于粉末冶金材料【技术领域】，以达到陶瓷结合剂对金刚石的保持力好，和碳化硅、棕刚玉、金刚石三者膨胀系数匹配，成品烧结温度低等效果。陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成：SiO220～55，Al2O35～25，ZnO0～5，TiO20～5，ZrO0～7，Na2CO310～20，Li2CO35～15，H3BO38～30。本发明的陶瓷磨块用陶瓷结合剂使陶瓷磨块具有烧结温度低、自锐性好、锋利度好、寿命长、低碳环保等优点。
【专利说明】陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磨块用结合剂及制备方法，特别是用于墙地瓷砖加工的细磨工序使用的陶瓷磨块的结合剂及制备方法，属粉末冶金材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]瓷砖生产线是墙地瓷砖行业内的主要设备，目前全国陶瓷生产线有3000条左右，其中抛光线就有2000多条，磨块年用量非常大。瓷砖抛光线用的磨块主要分为三种:金属磨块、碳化硅磨块和菱苦土磨块，分别用于粗磨、中细磨和抛光。其中，中细磨用碳化硅磨块用量最大，但碳化硅磨块存在磨削效率低、寿命短等缺点，这不仅造成抛光工序成本相对较高，而且对生产环境也产生极大的污染。
[0003]陶瓷磨块(即陶瓷基金刚石磨块)是一种新兴起的磨块，陶瓷磨块的主要原料为碳化硅、棕刚玉、金刚石，通过添加适量结合剂以及添加料制备而成，与其他磨块相比，具有以下优点:①磨削力强，磨具磨损比较小，磨削时磨具的形状保持性好，磨出工件的精度高；②磨削时产生的热量较少，磨具升温比较低，可以适应各种冷却液的作用，陶瓷基金刚石磨块内有较多的气孔，磨削时有利于排泄磨屑和散热，不易烧伤工件；③陶瓷基金刚石磨块的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易。
[0004]因此陶瓷磨块替代碳化硅磨块有着得天独厚的优势，但用陶瓷磨块替换碳化硅磨块这一技术在行业内并不成熟。在陶瓷磨块的制备过程中结合剂质量的优劣直接影响陶瓷磨块的性能，陶瓷结合剂必须具备以下性能:强度高，有较高的耐热性，具有适当的硬度，磨削消耗小，磨削效率高，加工出的工件表面精度要高，填料必须经济。因而陶瓷结合剂的制备是陶瓷基金刚石磨块制作的关键技术。
【发明内容】
[0005]本发明需要解决的技术问题是提供一种墙地瓷砖抛光线用陶瓷磨块的陶瓷结合剂及制备方法，以提高结合剂对金刚石磨块的保持力，改善陶瓷结合剂的热膨胀系数，降低陶瓷模块成品的烧结温度。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂，所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配
成:
SiO2 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO35 ~15，H3BO3 8 ~30。
[0007]本发明的进一步改进在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成: SiO2 25 ~52，Al2O3 5 ~23，ZnO O ~4，TiO2 O ~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO3
5~13，H3BO3 8 ~28。
[0008]本发明的进一步改进在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成: SiO2 45，Al2O3 20，ZnO 1, TiO2 1, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO3 9。[0009]本发明还涉及一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂的制备方法，包括如下步骤:
a.配混原料:按配比称取各原料，投入混料机中混合2~3小时；
b.粉料熔炼:将混合均匀的原料倒入玻璃熔炉中熔炼，熔炼温度130(Tl500°C，熔炼时间广2小时，将混合均匀的原料熔炼为玻璃液；
c.溶液冷淬:将熔炼后的玻璃液快速倾注入冷水中，进行快速冷却形成粗料，其中冷水温度为10~25°C，冷却时间为3(T60s ；
d.粗料破碎:将步骤c中得到的粗料倒入破碎机中破碎，过30目筛后得到粗粉；
e.细磨粉料:将步骤d中得到的粗粉倒入球磨机中球磨1.5^2.5小时，球磨时加入适量水，磨成浆料；
f.过筛:将步骤e中球磨后的浆料过320目筛，得到细浆料；
g.烘干:将步骤f中过筛的细浆料放入烘箱内烘干处理2~3小时，得到粉料；
h.二次过筛:将烘干的粉料送入超声波振动筛进行二次过筛，即可得到结合剂粉；
1.包装:将步骤h过筛后的结合剂粉装袋进行真空包装，即得到结合剂成品。
[0010]由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于:
将本发明制作的陶瓷结合剂用于陶瓷磨块的制作，以达到陶瓷结合剂对金刚石的把持力好，和碳化硅、棕刚玉、金刚石三者膨胀系数匹配，成品烧结温度低等效果。使陶瓷磨块具有烧结温度低、自锐性好、锋利度好、寿命长、低碳环保等优点。
[0011]本发明的陶瓷结合剂配方，可提高磨头使用寿命和烧结性能，保证对所包裹的金刚石形成良好的机械啮合，且能够在较低的烧结温度下、较短的烧结时间内达到有效烧结，减缓金刚石单晶的劣化趋势，其陶瓷组元可以良好的浸润磨料，提高对金刚石的把持能力。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0013]一种陶瓷基金刚石磨块用陶瓷结合剂，所述结合剂的原料由下述重量单位的粉末原料配成:Si02 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO3 5 ~15，H3BO3 8 ~30。
[0014]本发明陶瓷结合剂的优选为:Si02 2 5~52，Al2O3 5~23，ZnO O~4，TiO2 O~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO3 5 ~13，H3BO3 8 ~28。
[0015]进一步优选为SiO2 45，Al2O3 20，ZnO I, TiO2 I, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO39。
[0016]采用上述原料制备的陶瓷结合剂，评价其性能的参数主要有:热膨胀系数和陶瓷磨块中陶瓷基体与金刚石之间的把持力系数。
[0017]其中:热膨胀系数根据金刚石热膨胀系数、碳化硅热膨胀系数以及棕刚玉热膨胀系数限定，当金刚石热 膨胀系数为1.2^4.5X10_6/°C、碳化硅热膨胀系数为4~6Χ10_6/?、棕刚玉热膨胀系数为7~10X10_6/°C时，为使结合剂牢固的把持磨料，结合剂的热膨胀系数宜选择在4~7Χ 10_6/°C比较合适。
[0018]引入相对密度修正模型(Turner模型)来准确预测陶瓷材料的热膨胀系数。
【权利要求】
1.一种陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 20 ~55，Al2O3 5 ~25，ZnO O ~5，TiO2 O ~5，ZrO O ~7，Na2CO3 10 ~20，Li2CO35 ~15，H3BO3 8 ~30。
2.根据权利要求1所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 25 ~52，Al2O3 5 ~23，ZnO O ~4，TiO2 O ~3，ZrO O ~5，Na2CO3 11 ~17，Li2CO35 ~13，H3BO3 8 ~28。
3.根据权利要求2所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂，其特征在于:所述陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成:
SiO2 45，Al2O3 20，ZnO I, TiO2 I, ZrO 2，Na2CO3 15，Li2CO3 7，H3BO3 9。
4.权利要求1~3任一项所述的陶瓷磨块用陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤: a.配混原料:按配比称取各原料，投入混料机中混合2~3小时； b.粉料熔炼:将混合均匀的原料倒入玻璃熔炉中熔炼，熔炼温度130(Tl500°C，熔炼时间广2小时，将混合均匀的原料熔炼为玻璃液； c.溶液冷淬:将熔炼后的玻璃液快速倾注入冷水中，进行快速冷却形成粗料，其中冷水温度为1(T25°C，冷却时间为30~60 s ；` d.粗料破碎:将步骤c中得到的粗料倒入破碎机中破碎，过30目筛后得到粗粉； e.细磨粉料:将步骤d中得到的粗粉倒入球磨机中球磨1.5^2.5小时，球磨时加入适量水，磨成浆料； f.过筛:将步骤e中球磨后的浆料过320目筛，得到细浆料； g.烘干:将步骤f中过筛的细浆料放入烘箱内烘干处理2~3小时，得到粉料；h.二次过筛:将烘干的粉料送入超声波振动筛进行二次过筛，即可得到结合剂粉； `1.包装:将步骤h过筛后的结合剂粉装袋进行真空包装，即得到结合剂成品。
【文档编号】B24D3/18GK103551971SQ201310514950
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】姚俊青, 赵振艳, 江斌, 苏士伟, 刘英凯, 林强, 李顺卿 申请人:博深工具股份有限公司
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