陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪

⑴陶瓷材料由于其自身的優(yōu)良性能，如高硬度，高耐磨性，耐高溫性，抗腐蝕性,高剛度重量比，低密度和極強(qiáng)的化學(xué)惰性等，使其在科學(xué)和工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。

⑵ 單晶體廣泛用高溫超導(dǎo)、薄膜基片、激光零件，這些新型材料的使用，由于性脆，加工時(shí)易產(chǎn)生裂紋，往往也伴隨著大量的加工問題。

⑶金剛石是自然界中最硬的材料，用它制成的砂輪解決了玻璃、陶瓷等高硬度材料的加工問題。對(duì)于新發(fā)展的氮化硅等工程陶瓷，用樹脂或金屬結(jié)合劑金剛石砂輪進(jìn)行磨削時(shí)，容易出現(xiàn)結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持力不夠，磨耗增大;或結(jié)合劑的韌性過大，砂輪中氣孔少，磨削力下降，砂輪磨鈍后難以修整等，使整個(gè)磨削加工比較困難。

⑷陶瓷結(jié)合劑是陶瓷質(zhì)或玻璃質(zhì)的，結(jié)合劑剛性好，能耐高溫，磨削時(shí)適于精修整，不會(huì)產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象。且陶瓷結(jié)合劑對(duì)磨粒粘附力強(qiáng)，棱角保持性能好，能進(jìn)行高精度磨削。

⑸陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪在制造過程中可以進(jìn)行硬度和氣孔上的調(diào)整，有利于磨削性能的提高，通過合理配比及生產(chǎn)控制，不會(huì)產(chǎn)生變形，這一點(diǎn)也是使砂輪加工精度高的原因。

陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪具有金剛石和陶瓷結(jié)合劑的共同特點(diǎn):

①與普通剛玉、碳化硅砂輪相比，它的磨削力強(qiáng)，磨削時(shí)溫度比較低，砂輪磨損比較小;

②可以適應(yīng)各種冷卻液的作用;

③磨削時(shí)砂輪的形狀保持性好，磨出工件的精度高;

④砂輪內(nèi)有較多的氣孔，磨削時(shí)有利于排屑和散熱，不易堵塞、不易燒傷工件;

⑤砂輪的自銳性比較好，修整間隔的時(shí)間長，修整比較容易。

因此陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪在國外一些發(fā)達(dá)國家的使用日益增多。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型材料不斷增長，機(jī)械加工向高質(zhì)量、高精度、高效率、自動(dòng)化方向的不斷發(fā) 展，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的應(yīng)用范圍越來越廣，用量不斷增加。陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪主要應(yīng)用在晶圓(半導(dǎo)體硅片和太陽能硅片)，金剛石復(fù)合片，金剛石聚晶，金剛石刀具，立方氮化硼，鎢鋼(硬質(zhì)合金)，新型工程結(jié)構(gòu)陶瓷，寶石，水晶，稀土材料(磁性材料)等高硬脆材料的機(jī)械加工中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

金剛石刀具主要集中在PCD復(fù)合片、化學(xué)氣相沉積(CVD)涂層刀具和單晶金剛石刀具等方面。選擇合理的工藝參數(shù)，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪研磨單晶金剛石，研磨效率比金屬結(jié)合劑砂輪高，磨耗比非常小，加工成本低，因此采用陶瓷結(jié)合劑砂輪研磨單晶金剛石，可極大的提高破天研磨效率。在磨削PCD刀具方面，由于樹脂結(jié)合劑較軟，磨削時(shí)容易變形，不能有效地磨削PCD刀具;金屬結(jié)合劑由于對(duì)磨粒的結(jié)合能力太強(qiáng)而使磨具自銳性差，磨削效率低，而且金屬結(jié)合劑砂輪會(huì)造成PCD刀具邊緣產(chǎn)生最最嚴(yán)重的破壞;綜合磨削效率、磨具耐用度及工件表面的加工質(zhì)量，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪是磨削PCD刀具的最合適選擇。

細(xì)粒度陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具用于對(duì)鉻淬火鋼軸承滾柱做精密尺寸加工。

陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具用于對(duì)汽車、拖拉機(jī)曲軸、液壓泵齒輪頸做精密加工。

有較好韌性的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪用于對(duì)電視機(jī)顯像管螢光屏做粗磨和精磨。用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪加工集成電路用高性能硅片，加工精度高，加工粗糙度低，且磨后硅片無金屬離子污染，加工產(chǎn)品的合格率高。

陶瓷結(jié)合劑金剛石的研究主要從幾個(gè)方面

[1]低溫、高強(qiáng)、低膨脹系數(shù)陶瓷結(jié)合劑的研究;

[2]陶瓷結(jié)合劑的性能改善研究;

[3]陶瓷結(jié)合劑與金剛石磨粒之間潤濕研究;

[4]金剛石磨粒表面改性研究;

[5]砂輪結(jié)構(gòu)的改善研究;

[6]砂輪最佳制備工藝參數(shù)研究;

[7]最佳磨削工藝參數(shù)及磨削方式的研究等。

為解決上述問題，科技工作者從多方面進(jìn)行了研究，其中低溫陶瓷結(jié)合劑的性能是影響陶瓷接合劑金剛石砂輪內(nèi)存質(zhì)量和發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，研究高強(qiáng)度、低溫、低膨脹系數(shù)等性能優(yōu)良的低溫陶瓷接合劑是國內(nèi)外超硬材料陶瓷砂輪研究的重點(diǎn)。

Tanaka T，EsakiS，Nishida K 等通過有選擇地在砂輪內(nèi)增加氣孔的數(shù)量和大小，可以使超硬材料套次砂輪的自銳性得到進(jìn)一步的改善。

Jackson MJ，Barlow N，Mills B通過控制超硬材料陶瓷砂輪內(nèi)的氣孔結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)的砂輪具有高粘結(jié)強(qiáng)度、磨削加工時(shí)有良好磨削效率和冷卻性能。通過熱機(jī)械分析、Raman光譜分析等手段，Kuan-Hong Lin，Shih-Feng Peng，Shun-Tiab Lin對(duì)燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)時(shí)間對(duì)超硬材料陶瓷砂輪燒成收縮率及金剛石的燒損進(jìn)行了研究，并研究了了陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的燒結(jié)參數(shù)與磨削特性。俄羅斯學(xué)者選用的超硬材料陶瓷結(jié)合劑配方主要以化學(xué)成分進(jìn)行配比，選擇硼玻璃或硼鉛玻璃體系作為理論研究對(duì)象。還對(duì)鉛玻璃結(jié)合劑進(jìn)行了比較深入的研究，但鉛是一種有毒物質(zhì)，高溫下容易分解。

早在上世紀(jì)90年代日本研究者研究了陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪高效高精磨削時(shí)，砂輪濃度、磨粒要求等選擇要求。研究Na2O-B2O3-SiO2為基本成分的硼硅酸鹽玻璃體系結(jié)合劑的超硬材料砂輪的磨削性能;陶瓷結(jié)合劑的配方主要以化學(xué)成份進(jìn)行配比，選擇硼玻璃或硼鉛玻璃體系作為理論研究對(duì)象。

國外的研究中，對(duì)陶瓷結(jié)合劑開始進(jìn)行增韌補(bǔ)強(qiáng)研究，如對(duì)結(jié)合劑玻璃相進(jìn)行微晶化處理，結(jié)合劑中加入適量合適的晶須。他們發(fā)現(xiàn)在結(jié)合劑中添加硼酸硅晶須，一方面可以抑制方石英的生成，防止方石英在100°C~200°C時(shí)因體積急劇膨脹而使砂輪產(chǎn)生裂紋;另一方面硼酸鋁晶須本身可以起到晶須增強(qiáng)的效果，從而提高結(jié)合劑的抗拉強(qiáng)度。

由于陶瓷結(jié)合劑與金剛石磨料結(jié)合時(shí)，難度系數(shù)比較大等因素，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研發(fā)和生產(chǎn)受到了阻礙。我公司克服了陶瓷結(jié)合劑金剛石的技術(shù)難題，率先在國內(nèi)生產(chǎn)出磨寶石用的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪，并制定了多種砂輪規(guī)格，得到了寶石加工領(lǐng)域的青睞。近年研發(fā)的磨PCD/PCBN刀具陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪、磨金剛石復(fù)合片陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪等系列陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪在市場取得了良好的口碑。

陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪磨削時(shí)，具有以下優(yōu)點(diǎn);

1)磨削效率高;

2)具有很高的耐磨性:砂輪的耐磨性高，磨粒消耗少，特別是在磨很硬又很脆的工件時(shí)最明顯;

3)磨削力小，磨削溫度低;

4)磨削的工件精度高、表面質(zhì)量好，工件的形狀保持性好。

因此陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪在陶瓷等一些特殊材料的磨削加工中，具有越來越明顯的優(yōu)勢，在金剛石砂輪的發(fā)展中有著良好的前景。被認(rèn)為是高速、高效、高精、低磨削成本、低環(huán)境污染的高性能砂輪，具有越來越廣泛的應(yīng)用，是近來世界各國磨削工具競相研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

陶瓷結(jié)合劑 主要用作各種普通磨具的制造，在超硬磨具中的比例還較小，它作為CBN磨具的結(jié)合劑，在前蘇聯(lián)，美國，日本獲得廣泛的發(fā)展，陶瓷結(jié)合劑的主要成分是低熔點(diǎn)的玻化料，如硼玻璃，鉛玻璃等。制造陶瓷結(jié)合劑的主要原材料參見陶瓷磨具，包括玻料，非玻料以及著色劑和臨時(shí)粘結(jié)劑等。

陶瓷結(jié)合劑的特點(diǎn)是高的化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎能在各種冷卻介質(zhì)中工作，彈性變形小，脆性大，可以制成各種硬度等級(jí)的磨具，以適應(yīng)各種硬度工件的加工，有較好的自銳性，其缺點(diǎn)是廢品回收困難。

陶瓷結(jié)合劑與金剛石具有著共同特點(diǎn)，與普通剛玉、碳化硅磨具相比，它的磨 削力強(qiáng)，磨削時(shí)溫度比較低，磨具磨損比較小;可以適應(yīng)各種冷卻液的作用;磨削時(shí)磨具的形狀保持性好，磨出工件的精度高;磨具內(nèi)有較多的氣孔，磨削時(shí)有利于排屑容屑和散熱，不易堵塞、不易燒傷工件;磨具的自銳性比較好 ，修整間隔的時(shí)間長，修整比較容易。因此陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具在國外一些發(fā)達(dá)國家的使用日益增多。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型材料不斷增長，機(jī)械加工向高質(zhì)量、高精度、高效率、自動(dòng)化方向的不斷發(fā)展，陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的應(yīng)用范圍越來越廣，用量不斷增加。主要應(yīng)用于金剛石刀具、立方氮化硼刀具、硬質(zhì)合金及新型工程陶瓷材料的粗磨、精磨及超精磨，金屬陶瓷、鑄鐵、陶瓷、寶石、鐵氧體，混凝土、耐火材料、纖維增強(qiáng)塑料的磨削和加工。

陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪研磨單晶金剛石，研磨效率比金屬結(jié)合劑砂輪高，磨耗比非常小,加工成本低，因此采用陶瓷結(jié)合劑砂輪研磨單晶金剛石，可極大的提高研磨效率。在磨削PCD刀具方面，由于樹脂結(jié)合劑較軟，磨削時(shí)容易變形，不能有效地磨削PCD刀具;金屬結(jié)合劑由于對(duì)磨粒的結(jié)合能力太強(qiáng)而使磨具 自銳性差，磨削效率低，而且金屬結(jié)合劑砂輪會(huì)造成PCD刀具邊緣產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞;綜合磨削效率、磨具耐用度及工件表面的加工質(zhì)量，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪是磨削PCD刀具的最合適選擇。