陶瓷结合剂金刚石砂轮磨料的选择
对比陶瓷结合剂CBN砂轮和金刚石砂轮的应用区别与特点
对比陶瓷结合剂CBN砂轮和金刚石砂轮的应用区别与特点
立方氮化硼CBN和人造金刚石作为超硬材料应用的典型被研制成各种不同用途的超硬工具制品，主要有磨具、刀具、钻具、锯切工具、修整工具等等，在国防工业、电子信息、航空工业、光学领域等方面有着广泛的应用，尤其在磨削加工领域更起着举足轻重的作用。
众所周知，磨削加工被誉为工业的牙齿，对机械加工，特别是精密加工起着极为重要的作用。
金刚石磨具在磨削加工业发展的早期已被广泛的使用，成为磨削加工业发展到额主导产品。
但随着机械精密加工和高速磨削的发展以及金刚石磨具自身存在无法克服的缺陷，比如金刚石在450°C以上容易与铁族金属元素Fe、Co、Ni、Mn等发生扩散磨削和粘合磨损，致
使金刚石磨具在一些高技术领域中的应用受到了限制。
但是新型超硬材料CBN，恰好贴补了金刚石这一空缺。
CBN磨具对于黑色金属，特别是硬度高，韧性大，高温强度高，热传导率低的材料具有良好的磨削性能，解决了硬而韧的难磨材料的加工问题。
尤其是陶瓷结合剂CBN磨具现已在汽车、轴承、机床、磨具、航天和军工行业中得到了应用，而且应用领域不断扩大，具有广泛的应用前景。
使用陶瓷结合剂CBN磨具的另一个显著优点是可以大大提高生产率。
CBN磨具优异的切削性能使得CBN磨具磨削时进给速度可以比刚玉磨具高70%，而且不会产生过量的磨削热。
CBN磨具所需修整次数仅为刚玉磨具的1/100，寿命也比刚玉磨具长20-30倍。
并且陶瓷
CBN磨具与普通刚玉磨具使用成本对比，陶瓷结合剂CBN磨具在大批量、高效率加工中生产成本更低，经济效益更大。
陶瓷结合剂砂轮原料配方设计原则
陶瓷结合剂砂轮原料配方设计原则陶瓷结合剂CBN砂轮配方设计原则摘要：磨具配方是需要根据磨削技术要求、制造工艺条件和已积累的生产经验及实验验证来确定的，陶瓷结合剂CBN砂轮配方设计原则如下：（1）配方的基本概念磨具的原料主要有磨料、结合剂和辅料。
磨具制造时，磨料结合剂和辅料之间的比例关系，称为磨具配方。
如陶瓷结合剂CBN砂轮磨具配方的内容包括磨料、结合剂的种类、性能和用量、润湿剂、成孔剂、着色剂等原料的性能和用量。
磨具坯体的成形密度、磨具组织的确定。
配方中的物料在磨具制造过程中可有三种情况发生：基本上不发生变化，如陶瓷结合剂CBN砂轮磨料本身有化学惰性，与其他物料不发生化学反应，且不受温度影响；发生化学变化，如结合剂在温度等因素作用下将发生化学反应，并有小分子逸出；在磨具制造过程中全部挥发，如成孔剂等。
（2）配方的设计原则磨具配方种类繁多，按磨削应用方法可分为通用磨具配方和专用磨具配方。
陶瓷结合剂CBN砂轮配方设计是一个反复试验逐步完善的过程。
超硬磨具在配方设计时一直遵循以下原则。
①应该满足磨削应用的需求。
②必须与磨具制造工艺相结合。
③必须符合相关标准和具有规律性。
④要求符合经济性原则。
⑤要符合安全与环保要求。
磨具配方是根据磨削技术要求、磨具制造工艺条件和已积累的生产经验及实验验证来确定的。
一经确定就是制造磨具的重要技术文件，是制造磨具的工艺依据，它对磨具的使用有决定性的作用。
超硬磨具生产厂家，根据自身的优势（材料、设备等）制定出具有特色的陶瓷结合剂CBN砂轮磨具配方，适用于高硬度材料的内圆磨，外圆磨和平面磨削加工，也可根据客户需求提供试样和定制方案。
磨削砂轮的选择
砂轮的种类很多，并有各种形状和尺寸，由于砂轮的磨料、结合剂材料以及砂轮的制造工艺不同，各种砂轮就具有不同的工作性能。
每一种砂轮根据其本身的特性，都有一定的适用范围。
因此，磨削加工时，必须根据具体情况（如所磨工件的材料性质、热处理方法、工件形状、尺寸及加工形式和技术要求等），选用合适的砂轮。
否则会因砂轮选择不当而直接影响加工精度、表面粗糙度及生产效率。
下面列出砂轮选择的基本原则以供参考。
一、普通砂轮的选择1. 磨料的选择磨料选择主要取决于工件材料及热处理方法。
a. 磨抗张强度高的材料时，选用韧性大的磨料。
b. 磨硬度低，延伸率大的材料时，选用较脆的磨料。
c. 磨硬度高的材料时，选用硬度更高的磨料。
d. 选用不易被加工材料发生化学反应的磨料。
最常用的磨料是棕刚玉（A）和白刚玉（WA），其次是黑碳化硅（C）和绿碳化硅（GC），其余常用的还有铬刚玉（PA）、单晶刚玉（SA）、微晶刚玉（MA）、锆刚玉（ZA）。
棕刚玉砂轮：棕刚玉的硬度高，韧性大，适宜磨削抗拉强度较高的金属，如碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜等，这种磨料的磨削性能好，适应性广，常用于切除较大余量的粗磨，价格便宜，可以广泛使用。
白刚玉砂轮：白刚玉的硬度略高于棕刚玉，韧性则比棕刚玉低，在磨削时，磨粒容易碎裂，因此，磨削热量小，适宜制造精磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及磨削薄壁零件用的砂轮，成本比棕刚玉高。
黑碳化硅砂轮：黑碳化硅性脆而锋利，硬度比白刚玉高，适于磨削机械强度较低的材料，如铸铁、黄铜、铝和耐火材料等。
绿碳化硅砂轮：绿碳化硅硬度脆性较黑碳化硅高，磨粒锋利，导热性好，适合于磨削硬质合金、光学玻璃、陶瓷等硬脆材料。
铬刚玉砂轮：适于磨削刀具，量具、仪表，螺纹等表面加工质量要求高的工件。
单晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工件。
微晶刚玉砂轮：适于磨削不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等，用于成型磨，切入磨，镜面磨削。
如何选择砂轮磨料,磨料的适用范围
WA
白色
硬度高于棕刚玉，韧性稍低，磨削性能好，磨削热量小
适用于淬火钢、高速钢、高碳钢等强度大、硬度高的材料的工件的普通磨削，也可用于螺纹、齿轮及薄壁粒切削刃锋利、棱角保持性好、耐用度较高，比白刚玉韧性高。
适用于成型磨削，刀具、量具、仪表零件、螺纹工件等零件的精密磨削，以及其它各种高光洁度的表面加工
韧性好、强度和耐磨性高，随ZrO含量增加，性能也随之提高
适用于不锈钢、钛合金、耐热合金等
原文：江西冠亿砂轮/shiyong/29-cn.html
陶瓷结合剂砂轮系列分刚玉类砂轮和碳化硅类砂轮。
刚玉类磨料有：棕刚玉、白刚玉、铬刚玉、单晶刚玉和微晶刚玉等
碳化硅类磨料有：黑碳化硅、绿碳化硅
磨料特征和适用范围如下：
品种
代号
色泽
特征
适用范围
棕刚玉
A
棕褐色
硬度高、韧性大、价格低、应用广泛
适用于普通钢材的磨削、自由磨削、粗磨削，也可磨抗拉强度较高的金属，如碳素钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜的普通磨削、切断、自由磨削
单晶刚玉
SA
淡黄色
与A、WA比较，硬度高、韧性大，呈单颗粒球状晶体，抗破碎性较强
适用于不锈钢、高钒高速钢等韧性大、硬度高的材料及易变形烧伤的工作
微晶刚玉
MA
棕黑色
磨料由微小晶体组成，韧性大、强度高，磨粒呈微刃破碎，自锐性好
适用于不锈钢、轴承钢和特种球墨铸铁等。用于成型磨、切入磨、镜面磨等
锆刚玉
ZA
灰褐色
绿碳化硅
GC
绿色
硬度高仅次于碳化硼和金刚石，性脆、磨粒锋利、具有导热性。
适用于磨硬质合金、光学玻璃、陶瓷、宝石、玛瑙、珩磨汽缸套以及其它一些硬脆性材料
关于金刚石砂轮中金刚石粒度
关于金刚石砂轮中金刚石粒度、浓度等的选用一金刚石砂轮系列：人造金刚石又称“工业钻石”，它和天然金刚石一样，是当今人们已知自然界中最硬的物质。
由于它具有极高的硬度，抗压强度和耐磨性，抗酸碱性以及良好的导热性和半导体性能，因而它被制成的各种工具制品能广泛应用于冶金、机械、地质、石油、电子、光学、建筑、石材等各个领域。
人造金刚石砂轮是以人造金刚石为主要原材料配以其他金属粉料经过高温、高压形成的一种人造金刚石制品，能广泛应用于硬质合金、有色金属和非金属的磨削加工。
二粒度选用人造金刚石粒度的粗细以粒度号表示。
粒度的粗细直接影响工件表面粗糙度、磨削效率和磨具损耗。
选择粒度原则上是在满足加工工件要求的条件下选用尽可能粗的粒度，这样可以提高磨削效率和降低磨具的损耗，金刚石粒度一般分磨削工序选用粒度粗磨30#-120# 中磨120#-240# 精磨240#-W40 研磨、抛光W40-W1 三结合剂选用人造金刚石砂轮根据结合剂的不同一般分为树脂砂轮、金属砂轮、陶瓷砂轮和电镀砂轮。
不同的结合剂有着不同的性能，要根据不同的加工对象、要求来选用合适的结合剂。
结合剂代号主要用途树脂结合剂 B 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材和宝石的切割、磨削。
金属结合剂M 用于硬质合金、玻璃、陶瓷、石材、宝石等重负荷切割、磨削耐磨性好。
陶瓷结合剂V 用于各种钢材和铸铁等的干磨和湿磨，更适合磨削长轴和丝轩。
电镀结合剂D 用于各种材料特殊型面、小孔的磨削及贵重材料的切割下料。
四浓度选用浓度是指人造金刚石在磨具磨料层中的含量。
①树脂结合剂砂轮一般采用50%-100%的浓度；其中大部分用75%，要求光洁度较高时可低于75%，成型磨削和要求使用寿命较长的砂轮，可用100%或以上。
②金属结合剂制品中一般采用25%-150%的浓度；其中粗粒度的切割锯片、浓度一般较底，即25-50%，细粒度的较高；而其他金属结合剂砂轮一般要求浓度要50%-100%的浓度。
Hot陶瓷结合剂金刚石刀磨砂轮介绍
陶瓷结合剂金刚石刀磨砂轮金刚石砂轮是以金刚石磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚石砂轮。
金刚石砂轮结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成。
1、工作层又称金刚石层，由磨料、结合剂和填料组成，是砂轮的工作金刚石砂轮部分。
2、过渡层又称非金刚石层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在基体上的部分。
3、基体，用于承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地夹持在磨床主轴上。
一般金属结合剂制品选用钢材、合金钢粉作基体;树脂结合剂选用铝合金、电木作基体。
由铝、钢或电木加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。
陶瓷结合剂金刚石砂轮结合金刚石和陶瓷结合剂的共同特点，具有磨削力强，磨削时温度比较低，磨具磨损比较小;可以适应各种冷却液的作用;磨削时磨具的形状保持性好，磨出工件的精度高;磨具内有较多的气孔，磨削时有利于排屑和散热，不易堵塞、不易烧伤工件;磨具的自锐性比较好，修整间隔的时间长，修整比较容易等优点。
选择合理的工艺参数，陶瓷结合剂金刚石砂轮在磨削PCD刀具方面，由于树脂结合剂较软，磨削时容易变形，不能有效地磨削PCD刀具;金属结合剂由于对磨粒的结合能力太强而使磨具自锐性差，磨削效率低，而且金属结合剂砂轮会造成PCBN刀具边缘产生最最严重的破坏;综合磨削效率、磨具耐用度及工件表面的加工质量，河南磨澳超硬材料有限公司的陶瓷结合剂金刚石砂轮是磨削PCD刀具理想的选择。
应用领域：随着科学技术的发展，新型材料不断增长，机械加工向高质量、高精度、高效率、自动化方向的不断发展，陶瓷结合剂金刚石砂轮的应用范围越来越广，用量不断增加。
陶瓷结合剂金刚石砂轮主要应用在晶圆（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，铁氧体，铸铁。
宝石，水晶，稀土材料（磁性材料）等高硬脆材料的机械加工中，亦可用于铬淬火钢轴承滚柱、汽车和拖拉机曲轴、液压泵齿轮颈等精密磨削。
CBN砂轮的选择
CBN砂轮的选择陶瓷结合剂CBN砂轮的研发成功，对生产磨床的厂家提出了更高的技术要求，生产适应CBN砂轮性质的磨床。
这样磨床生产厂商和砂轮生产厂商共同开发的数控多轴磨床，大大地提高了生产效率和降低了生产成本，使这一古老加工工艺又焕发出新的光彩。
磨削加工是人类最古老的加工手段之一，随着工业的进展，特别是硬金属的加工，它是不可缺少的加工手段。
在20世纪80时代，发达的西方国家CN机床和机床加工中心高速进展，高速主轴和硬质刀具的应用，磨床加工与其相比也就显得加工成本昂贵了。
但是随着磨削技术的进展，磨具也进一步得到改进。
通过创新可供使用的磨料质量、改进组织结构以及采纳新结合剂系统使磨具从根本上提高生产效率。
超硬材料CBN创造，作为磨料用于砂轮的制造，使砂轮的耐用度成倍提高。
特别是在20世纪80时代中期研发出的陶瓷结合剂CBN砂轮，在修正修锐上的技术突破，可以说它是磨削磨具的一次真正革命。
CBN砂轮的分类CBN磨料制作的砂轮，依据不同的加工工艺和所用不同成分的结合剂可分为以下四种。
它们的性质和用途（仅限于机械加工用途）也有所不同。
1.电镀CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是只有一层镀层，在加工过程中，较难知道何时磨层受损，适用于批量小的机械加工用和修正滚轮。
2.烧结式CBN/金刚石砂轮硬度大和密度高，加工成高精度的，成本高。
重要用于砂轮的修正滚轮和大批量的超硬材料的加工。
3.树脂CBN/金刚石砂轮砂轮的生产工艺简单，生产成本低。
成型简单但是不好修正整型。
用于多形状小批量的加工。
如工具磨和刀具的加工，以及玻璃的加工。
4.陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮陶瓷结合剂的CBN/金刚石砂轮具有磨削力强，高速加工不烧伤工件，可修正而耐用等优点。
应用实例加工工艺和结合剂的配方被少数外国厂家把握，如刚进入中国市场的德国Krebs&Riedel公司，世界最大的磨料模具集团圣戈班旗下的WINTER公司，奥地利的TYROLIT公司，德国的Wendt公司和瑞士的WINTERTHUR是目前最理想的高速、高效和高精度的磨削工具供应商。
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用陶瓷结合剂金刚石磨具具有磨削精度高、磨削效率高、磨削温度低、使用寿命长、耐酸碱、耐腐蚀、自锐性好等特点,在现代材料加工特别是硬脆材料加工领域应用广泛。
本文主要针对陶瓷结合剂金刚石磨具制备过程中的低温陶瓷结合剂的制备,金刚石磨料的表面改性,润湿剂的选用,烧结工艺和磨削应用等方面进行了研究,并取得了一定的成效。
其主要的研究工作及实验结果概括如下：1)自制HO结合剂,其熔点约为650℃,烧结范围较宽；陶瓷结合剂金刚石磨具的烧成温度在735℃时抗折强度达到最大为90.08MPa；确定了HO陶瓷结合剂金刚石磨具的升降温烧结工艺；HO陶瓷结合剂金刚石磨具烧成后为产生微晶相锂辉石(LiAlSi2O6),提高磨具强度。
2)对金刚石表面进行镀钛、镀镍和镀铜处理,在与陶瓷磨具同样的温度工艺处理后,冷压自由烧结,表面金属镀层在含氧气氛中会发生化学反应,导致镀层疏松、脱落,并且会使金刚石表面与结合剂的结合处产生缝隙,最终导致陶瓷磨具的强度下降。
3)使用乙醇为溶剂的树脂液作为润湿剂并且其加入量为4wt%时,成型料的成型性最好,生坯强度可达到5.93MPa,磨具强度最高可达到91.28MPa。
4)金刚石粒度为140/170目的陶瓷结合剂金刚石磨具磨削牌号为YG8的硬质合金后粗糙度为0.5μm～0.9金刚石粒度270/325目的陶瓷磨具磨削后粗糙度为0.1μm～0.3μm,并且磨削效率较高,但表面光洁度相对于同粒度树脂砂轮较差。
磨削PCD材料时,自制每片磨具可磨削1304型PCD1233片,且磨削效率高。
使用HO低温陶瓷结合剂生产的金刚石磨具,相比国内同类产品,在耐磨性、锋利度以及所磨削的工件质量方面,具有一定优势。
陶瓷磨具相对于树脂磨具有以下优势：(1)陶瓷砂轮的磨削效率高；(2)对于陶瓷砂轮可以采用大的进给量,树脂砂轮当采用进给量超过一定数时,会磨不动；(3)陶瓷结合剂金刚石磨具磨削时几乎不用修整,树脂磨具需要隔段时间修整一次；(4)由于陶瓷砂轮形状保持性好,所以磨削精度相对于树脂砂轮高。
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① 收稿日期: 2007- 09- 20 作者简介: 陈日月 (1979- ) , 男, 湖北枣阳人, 广东省轻工业职业技术学校讲师。 基金项目: 湘潭大学低维材料及其应用教育部重点实验室开放基金资助项目KF200605
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试样安装在自制的陶瓷磨片机上进行耐磨性试验, 对 磨工件为郑州白鸽产陶瓷结合剂 SiC 砂轮, 砂轮硬度 为 K 级, 粒度为 80 100, 在进行对磨实验时工件转速
摘 要: 利用扫描电镜和综合热分析仪对RVD 类金刚石磨料中的破碎料、原生料和镀 T i 料进行了表征和 研究, 试验结果表明: 原生料晶体形状不规则, 表面缺陷多, 抗氧化性能低于其他两种原料, 但与陶瓷结合 剂的结合强度较高, 制备的金刚石砂轮片的耐磨性最好。 关键词: 陶瓷结合剂; RVD; 金刚石砂轮 中图分类号: TQ 164; T G74 文献标识码: A 文章编号: 1673- 1433 (2008) 01- 0026- 04
编号
结合剂
RVD (原)
RVD (破)
RVD 2T i
辅助磨料
粘土
糊精
1
30
50
--
--
16
2
2
2
30
--
50
--
16
2
2
3
30
--
--
50
16
2
2
2 实验结果与讨论
211 金刚石磨料的显微结构分析 目前国内市场上用于制备陶瓷结合剂砂轮的金
刚石磨料主要是RVD 型金刚石, 根据表面状况的不 同, 较为普及的用于陶瓷金刚石磨具的RVD 金刚石 又分为: 原生料、破碎料和镀T i 料。图1 为三种金刚石 的微观形貌。
= - 803144kJ m o l
2C (d) + O 2→C (g) + CO 2
(2)
比较 (1) 式的 ∃GQT 要小于 (2) 式的 ∃GQT , 故在同一 体系中, (1) 式先发生反应, 也就是说T i 先被氧化。图
4 中在 490℃时出现轻微的增重, 是因为 T i 在空气气
氛下被氧化的缘故。 同时, D SC 曲线的拐点出现在
陶瓷结合剂金刚石砂轮不仅具有切削锋利、磨削 力小、生产效率高、使用寿命长、易于整形与修锐、磨 削精度高等优点[1], 而且还具有磨削时工件温度低, 加工的工件耐用度高的特点[2, 3]。因此, 近年来国内外 许多学者一直致力于陶瓷结合剂金刚石砂轮的开发。
陶瓷结合剂金刚石砂轮选用何种金刚石磨料直 接影响金刚石砂轮的磨削效果。 所以, 磨料的选择是 研究陶瓷结合剂金刚石砂轮的关键因素之一。本实验 研究了不同种类金刚石磨料的显微形貌、抗氧化性能 和制备出的金刚石砂轮的磨削性能, 对于开发高性能 的陶瓷结合剂金刚石砂轮有一定的参考价值。
图 6 3# 砂轮微观结构 F ig. 6 M icro scop ic structu re of # 3 grinding w heel
3 结论
通过对RVD 类金刚石磨料中的破碎料、原生料 和镀 T i 料的显微形貌研究表明原生料的晶体形状最 不规则、缺陷最多。通过热分析研究, 三种原料中镀T i 磨料的抗氧化性能最好, 在空气气氛中 685℃以前不 发生氧化反应。 耐磨性试验表明, 原生料与陶瓷结合 剂的粘接强度最高, 耐磨性最好。
缺陷少, 原生料颗粒表面粗糙缺陷多, 形状不规则, 表
面积大, 和结合剂的机械把持力大。 因此在磨削过程
中原生料较难脱落, 耐磨性较高。 图 5 和图 6 分别是
2# 和 3# 砂轮片断口的SEM 图。图片表明镀钛料与
陶瓷结合剂的界面处有许多大的气孔。试样的烧结是
在N 2 的保护下进行的, 但是所用的陶瓷结合剂中存 在着大量的碱金属氧化物, 因此结合剂中有大量的
685℃, 在此温度之前试样基本上没有失重, 说明镀T i
料抗氧化性能最好, 但与破碎料相比其抗氧化性能提
高不大。
213 金刚石磨料种类对砂轮耐用度的影响
根据实验测得1# 、2# 、3# 砂轮片的磨削比分别
是 7910、4216、1713。 在这 3 种原料中, 从颗粒形状来
看, 破碎料和镀 T i 料的颗粒形状比较规则, 表面光滑
Abra s ive selection of v itr if ied bond d iam ond wheels
CH EN R i2yue1, L IU X iao 2p an2
(1. Guang d ong L ig h t Ind ustry T echn ica l S chool, Guang z hou 510310, C h ina; 2. M a teria l S cience and T echnology C olleg e, H unan U n iv ersity , C hang sha, H unan 410082, C h ina)
Abstract: C ra shed m a teria l, raw m a teria l and T i2coa t ing m a teria l of RVD d iam ond w ere invest iga ted by m ean s of SEM and T G2D TA. T he resu lt s show tha t the shap e of the p rim a ry raw m a teria l w a s irregu la r and there w ere m any flaw s on the su rface, in add it ion, the p erfo rm ance of ox ida t ion resistance of the m a teria l is w o rse than the o ther tw o m a teria ls, bu t the bond ing st reng th w ith vit rified bond is rela t ively st rong and the d iam ond w heel p rep a red w ith it w a s best in ab ra sive2resistance. Keywords: vit rified bond; RVD; d iam ond g rind ing w heel
粒度
生产厂家
120 140 120 140 120 140
长沙矿冶研究院超硬材料厂 同上
北京北极星超硬材料厂
商品牌号
RVD K2RVD T i2RVD
表 2 不同种类磨料砂轮成分的质量百分比 (w t% ) T ab le 2 W eigh t p ercen tage (w t% ) of the grinding w heels w ith differen t k inds of ab ra sives
为 16m s, 砂轮片上加载压力为 1916N 1 磨削 10m in 后测量金刚石砂轮片与 SiC 砂轮的失重量, 算出磨耗 比。
磨料种类
破碎料 原生料 镀钛料
表 1 实验用金刚石磨料的主要参数 T ab le 1 M a in p a ram eters of exp erim en ta l diam ond ab ra sives
金刚石原生料的D SC 曲线在 400℃时出现拐点, 对应
的 T G 曲线在 400℃时也开始失重。 这是由于原生料
的表面比破碎料粗糙, 比表面积大, 与氧气的接触面
积也较大, 故失重较快, 抗氧化性能较差。同时原生料
的晶体表面和内部存在着较多的晶体缺陷, 这也影响
了磨料的抗氧化性能。
镀 T i 金刚石在 490℃时的D T G 曲线出现一个较
“自由氧”, 根据有关研究[4“] 自由氧”化学势较高, 活
性大, 因此与磨料表面的单质 T i 发生了化学反应, 在
界面处产生大的气孔, 大大降低了磨料与陶瓷结合剂
的结合强度。
图 5 2# 砂轮微观结构 F ig. 5 M icro scop ic structu re of # 2 grinding w heel
1- C 为表面镀 T i 金刚石, 镀 T i 金刚石的表面的 T i 层比较致密, 一般认为这样有利于提高金刚石的抗氧 化能力, 并可以提高金刚石与陶瓷结合剂的粘接强 度。 212 不同种类的金刚石磨料的抗氧化性能分析
图2、图3、图4 分别是金刚石破碎料、金刚石原生 料和镀 T i 金刚石这 3 种磨料在空气气氛下的热分析 图。
图 1 不同种类金刚石磨料微观形貌 F ig. 1 M icro scop ic m o rp ho logy of differen t k inds of diam ond
其中图 12B 为金刚石原生料形貌, 由图中可以看 到金刚石颗粒形状都保持合成时的状态, 其尖角保持 良好, 晶体形态形状不规则, 存在晶体的孪生和共生 现象, 晶体表面缺陷较多。图1- A 为金刚石破碎料, 是由合成的尺寸较大的金刚石颗粒破碎成直径相对 较小的颗粒, 颗粒形状也发生了变化。 由于在破碎过 程中, 金刚石多从缺陷处破裂, 所以破碎料表面缺陷 较少, 同时破碎时磨料尖角损失较多, 锋利性较差。图
1 实验
实验用金刚石磨料的主要参数如表 1 所示。 在日本JM S25600LV 型扫描电子显微镜下观察 不同种类磨料的表面形貌; 在德国莱茨 200 综合热分 析仪上测量不同种类磨料的抗氧化性能, 升温速率为 10℃ m in, 气氛为空气。将不同种类磨料与一定量的 陶瓷结合剂混合, 在 50M Pa 的压力下成型为 5 25mm ×10mm 的圆柱形试样, 试样的配方如表 2 所示。 将 试 样在氮气保护下于 750℃烧结 1h, 烧结好的砂轮片
第 20 卷 第 1 期 超 硬 材 料 工 程