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陶瓷结合剂金刚石磨具具有磨削效率高、磨削力小、磨削时温度低、使用寿命长、磨削精度高等优点,在现代材料加工领域的应用越来越广泛。本文旨在研制一种低熔高强的陶瓷结合剂,实现磨具的低温烧成;用这种结合剂配制一种用于磨削金刚石复合片的陶瓷结合剂砂轮,通过磨削实验,研究了陶瓷结合剂金刚石砂轮的磨削性能,并和树脂结合剂金刚石砂轮进行了比较。
本研究工作以化学纯试剂为原料,配制了一种用于金刚石砂轮的低温陶瓷结合剂。通过综合热分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,分别探讨了Na2O、Li2O和ZrO2含量对结合剂的耐火度、抗折强度、热膨胀系数等主要性能参数的影响,获得了结合剂的配方。结合剂的耐火度是720℃,抗折强度是95MPa,是一种低熔高强结合剂,其膨胀系数是6.05×10-6/℃,适合用于制作陶瓷结合剂金刚石砂轮。
通过对不同金刚石磨料进行显微结构分析和热分析,确定选用RVD型金刚石原生料。系统地研究了结合剂含量、主磨料的浓度和粒度、辅助磨料种类、粘土含量等砂轮组织结构对砂轮磨削性能的影响。根据结合剂的性能、选用的金刚石磨料种类和砂轮生坯的热分析曲线,确定了砂轮的烧结曲线。采用本试验配制的低温结合剂,以RVD型金刚石(120/140)为主磨料,浓度为125[%],辅助磨料为240[#]SiC,制备出一种用于磨削金刚石复合片(PDC)的陶瓷结合剂金刚石砂轮。将该砂轮和树脂结合剂金刚石砂轮在相同的条件下磨削金刚石复合片,试验结果表明,陶瓷砂轮的磨削效率是树脂砂轮的三倍以上;整个磨削过程中,无须再次修整;工件的一致性和光洁度要比树脂砂轮好。但砂轮的耐用度和树脂砂轮相当。