陶瓷结合剂金刚石砂轮的介绍

1. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的介绍

陶瓷结合剂金刚石砂轮有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度。同树脂结合剂金刚石砂轮相比，它解决了树脂金刚石砂轮的低寿命，磨削效率低，磨具本身在磨削过程中易变形的问题 。

2. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究方向

陶瓷结合剂金刚石的研究主要从几个方面[1]低温、高强、低膨胀系数陶瓷结合剂的研究;[2]陶瓷结合剂的性能改善研究;[3]陶瓷结合剂与金刚石磨粒之间润湿研究;[4]金刚石磨粒表面改性研究;[5]砂轮结构的改善研究;[6]砂轮最佳制备工艺参数研究;[7]最佳磨削工艺参数及磨削方式的研究等。

3. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的特点

陶瓷结合剂金刚石砂轮具有金刚石和陶瓷结合剂的共同特点：①与普通刚玉、碳化硅砂轮相比，它的磨削力强，磨削时温度比较低，砂轮磨损比较小；②可以适应各种冷却液的作用；③磨削时砂轮的形状保持性好，磨出工件的精度高；④砂轮内有较多的气孔，磨削时有利于排屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件；⑤砂轮的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在国外一些发达国家的使用日益增多。

4. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的性能分析

⑴陶瓷材料由于其自身的优良性能，如高硬度，高耐磨性，耐高温性，抗腐蚀性,高刚度重量比，低密度和极强的化学惰性等，使其在科学和工业中的应用日益广泛。⑵ 单晶体广泛用高温超导、薄膜基片、激光零件，这些新型材料的使用，由于性脆，加工时易产生裂纹，往往也伴随着大量的加工问题。⑶金刚石是自然界中最硬的材料，用它制成的砂轮解决了玻璃、陶瓷等高硬度材料的加工问题。对于新发展的氮化硅等工程陶瓷，用树脂或金属结合剂金刚石砂轮进行磨削时，容易出现结合剂对磨粒的把持力不够，磨耗增大；或结合剂的韧性过大，砂轮中气孔少，磨削力下降，砂轮磨钝后难以修整等，使整个磨削加工比较困难。⑷陶瓷结合剂是陶瓷质或玻璃质的，结合剂刚性好，能耐高温，磨削时适于精修整，不会产生让刀现象。且陶瓷结合剂对磨粒粘附力强，棱角保持性能好，能进行高精度磨削。⑸陶瓷结合剂金刚石砂轮在制造过程中可以进行硬度和气孔上的调整，有利于磨削性能的提高，通过合理配比及生产控制，不会产生变形，这一点也是使砂轮加工精度高的原因。

5. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的优点

陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削时，具有以下优点；1）磨削效率高；2）具有很高的耐磨性：砂轮的耐磨性高，磨粒消耗少，特别是在磨很硬又很脆的工件时最明显；3）磨削力小，磨削温度低；4）磨削的工件精度高、表面质量好，工件的形状保持性好。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在陶瓷等一些特殊材料的磨削加工中，具有越来越明显的优势，在金刚石砂轮的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能砂轮，具有越来越广泛的应用，是近来世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。

6. 陶瓷结合剂金刚石砂轮的发展现状

为解决上述问题，科技工作者从多方面进行了研究，其中低温陶瓷结合剂的性能是影响陶瓷接合剂金刚石砂轮内存质量和发展的关键因素。因此，研究高强度、低温、低膨胀系数等性能优良的低温陶瓷接合剂是国内外超硬材料陶瓷砂轮研究的重点。Tanaka T，EsakiS，Nishida K 等通过有选择地在砂轮内增加气孔的数量和大小，可以使超硬材料套次砂轮的自锐性得到进一步的改善。Jackson MJ，Barlow N，Mills B通过控制超硬材料陶瓷砂轮内的气孔结构，使生产的砂轮具有高粘结强度、磨削加工时有良好磨削效率和冷却性能。通过热机械分析、Raman光谱分析等手段，Kuan-Hong Lin，Shih-Feng Peng，Shun-Tiab Lin对烧结温度、烧结气氛、烧结时间对超硬材料陶瓷砂轮烧成收缩率及金刚石的烧损进行了研究，并研究了了陶瓷结合剂金刚石砂轮的烧结参数与磨削特性。俄罗斯学者选用的超硬材料陶瓷结合剂配方主要以化学成分进行配比，选择硼玻璃或硼铅玻璃体系作为理论研究对象。还对铅玻璃结合剂进行了比较深入的研究，但铅是一种有毒物质，高温下容易分解。早在上世纪90年代日本研究者研究了陶瓷结合剂金刚石砂轮高效高精磨削时，砂轮浓度、磨粒要求等选择要求。研究Na2O-B2O3-SiO2为基本成分的硼硅酸盐玻璃体系结合剂的超硬材料砂轮的磨削性能;陶瓷结合剂的配方主要以化学成份进行配比，选择硼玻璃或硼铅玻璃体系作为理论研究对象。国外的研究中，对陶瓷结合剂开始进行增韧补强研究，如对结合剂玻璃相进行微晶化处理，结合剂中加入适量合适的晶须。他们发现在结合剂中添加硼酸硅晶须，一方面可以抑制方石英的生成，防止方石英在100°C～200°C时因体积急剧膨胀而使砂轮产生裂纹;另一方面硼酸铝晶须本身可以起到晶须增强的效果，从而提高结合剂的抗拉强度。由于陶瓷结合剂与金刚石磨料结合时，难度系数比较大等因素，陶瓷结合剂金刚石砂轮的研发和生产受到了阻碍。我公司克服了陶瓷结合剂金刚石的技术难题，率先在国内生产出磨宝石用的陶瓷结合剂金刚石砂轮，并制定了多种砂轮规格，得到了宝石加工领域的青睐。近年研发的磨PCD/PCBN刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮、磨金刚石复合片陶瓷结合剂金刚石砂轮等系列陶瓷结合剂金刚石砂轮在市场取得了良好的口碑。

7. 陶瓷金刚石砂轮的应用

陶瓷金刚石砂轮广泛应用在晶圆（半导体硅片和太阳能硅片），金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，钨钢（硬质合金），新型工程结构陶瓷，宝石，水晶，稀土材料（磁性材料）等高硬脆材料的机械加工中，并取得了良好的经济效益。陶瓷结合剂金刚石砂轮主要用于：PCD、CVD、PCBN、硬质合金、陶瓷刀具以及其它刃具铣刀、钻头、铰刀等切削工具的研磨和快速高效低损伤磨削。

8. 陶瓷金刚石砂轮的概况

用配比好的陶瓷结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔、用磨粒进行切削的磨具。磨粒以其露在表面部分的尖角作为切削刃。主要分为：陶瓷砂轮（碳化硅、棕刚玉、白刚玉等）和陶瓷超硬砂轮（陶瓷结合剂金刚石砂轮和陶瓷结合剂CBN砂轮）两大类。