添加剂对陶瓷结合剂的影响

添加剂对陶瓷结合剂性能的影响

Effects of Additives on the Properties of

Vitrified Bond

学科专业：材料学

研 究 生：王鹏飞

指导教师：李志宏 教授

天津大学材料科学与工程学院

二零零七年一月

中文摘要

本实验通过向Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂中分别添加碱金属氧化物（Li2O、K2O）、碱土金属氧化物（MgO、CaO、SrO、BaO）、ZnO、TiO2、Bi2O3、CaF2等添加剂，利用差热扫描仪（DSC）、热膨胀系数测定仪、三点弯曲剪力仪、扫描电子显微镜等分析测试仪器，对上述添加剂对Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2陶瓷结合剂的耐火度、高温流动性、热膨胀系数、磨具的抗折强度及磨具的显微结构等性能的影响进行了研究，并借助Winkelmann模型、玻璃结构参数分析等对添加剂的影响效应进行了分析评价。

实验结果表明，添加Li2O、K2O能够显著降低结合剂的耐火度、改善结合剂的高温流动性和结合剂的玻璃化程度，提高磨具的强度，且Li2O对结合剂性能的影响程度大于K2O。Li2O、K2O均使结合剂的热膨胀系数增大。添加MgO、CaO、SrO、BaO后，结合剂的耐火度有不同程度的降低，结合剂的流动性有不同程度的升高。碱土金属氧化物降低结合剂的耐火度、改善流动性的程度具有如下的顺序：CaO>SrO>BaO>MgO。除SrO组分中添加量大于4wt%的磨具试条的强度明显降低外，其它组分的磨具试条的强度都有一定程度的提高，且提高磨具强度的程度具有如下的顺序：CaO>MgO>BaO>SrO。添加ZnO、Bi2O3和CaF2有利于降低结合剂的耐火度，改善结合剂的流动性，添加TiO2使结合剂的耐火度升高，对流动性的影响不明显；ZnO、Bi2O3、CaF2、TiO2添加剂对磨具的显微结构和强度的影响不大。

碱金属氧化物添加剂对陶瓷结合剂性能的影响比碱土金属氧化物显著，碱土金属氧化物添加剂又较ZnO、TiO2、Bi2O3、CaF2添加剂的影响大。碱金属氧化物的加入量一般控制在5%左右，碱土金属氧化物一般为2%左右为好。

关键词：添加剂 陶瓷结合剂 性能 影响

ABSTRACT

Alkaline metal oxides (Li2O, K2O), alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO and BaO) and ZnO, TiO2, Bi2O3, CaF2 were introduced to Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2 basic vitrified bond respectively, and their effects on the main properties of the vitrified bond, including refractoriness, fluidity, thermal expansion linear coefficient (TELC), bending strength and microstructure of vitrified grinding tools, were investigated by using differential scanning calorimetry(DSC), thermal expansion linear coefficient determinator, three-point bending strength tester and scanning electron microscope (SEM). Moreover, the effects of the additives were further studied by means of Winkelmann TELC model and glass strucrural facor analysis.

The experimental results showed the basic bond’s refractoriness was greatly reduced, and the high temperature fluidity, the devitrification of vitrified bond and bending strength of grinding tool were improved with addition of Li2O and K2O separately. Li2O had larger influence on those properties of vitrified bond than K2O. Both Li2O and K2O induced the increase of TELC. The introduction of alkaline earth metal oxides made the bond’s refractoriness decline and its fluidity increase at different degrees. They had effects on reducing the refractoriness and increasing the fluidity in the order of CaO>SrO>BaO>MgO. Except the obvious decrease of bending strength for grinding tools with more than 4wt% addition of SrO, the strengths of vitrified grinding tools with other alkaline earth metal oxides all had improvement to some extent. The strength increased as the following order, CaO>MgO> BaO>SrO. The introduction of ZnO, Bi2O3 and CaF2 inclined to reduce the bond’s refractoriness and increase its fluidity, while TiO2 had contrary effect on the refractoriness and unconspicuous influence on the fluidity. The microstructure and strength showed little change when ZnO、TiO2、Bi2O3 and CaF2 was introduced respectively.

Alkaline metal oxides had more obvious effects on the properties of vitrified bond than alkaline earth metal oxides, which on the other hand were more effective than ZnO、TiO2、Bi2O3 and CaF2. In a general, the addition of alkaline metal oxides should be around 5%, and it would be better about 2% for alkaline earth metal oxides.

KEY WORDS：Additives; Vitrified bond; Properties; Effect

目录

第一章前言 (1)

第二章文献综述 (3)

2.1结合剂的作用和分类 (3)

2.1.1结合剂的作用 (3)

2.1.2结合剂的分类和特点 (4)

2.2陶瓷结合剂的分类 (5)

2.2.1按耐火度与磨具烧成温度的相互关系划分 (5)

2.2.2按磨具烧成温度的高低划分 (6)

2.2.3按适用范围划分 (6)

2.3陶瓷结合剂的主要性能 (6)

2.3.1耐火度 (7)

2.3.2高温润湿性 (7)

2.3.3流动性 (8)

2.3.4热膨胀性 (9)

2.3.5机械强度 (11)

2.4陶瓷结合剂的体系及其特点 (14)

2.4.1铝硅酸盐玻璃系结合剂 (14)

2.4.2硼硅酸盐玻璃系结合剂 (15)

2.4.3硼铝硅酸盐玻璃系结合剂 (16)

2.4.4铅玻璃体系结合剂 (17)

2.5本课题的提出 (17)

第三章实验方案设计与研究方法 (19)

3.1实验方案的确定 (19)

3.2实验过程 (19)

3.3实验仪器和设备 (21)

3.4性能测试及分析 (21)

3.4.1耐火度 (21)

3.4.2流动性 (22)

3.4.3热膨胀系数 (22)

3.4.4抗折强度 (22)

3.4.5磨具显微结构分析 (22)

第四章结果分析及讨论 (23)

4.1碱金属氧化物对陶瓷结合剂性能的影响 (23)

4.1.1 Li2O、K2O对结合剂热性能的影响 (23)

4.1.2 Li2O、K2O对结合剂耐火度的影响 (25)

4.1.3 Li2O、K2O对结合剂流动性的影响 (26)

4.1.4 Li2O、K2O对结合剂的热膨胀系数的影响 (27)

4.1.5 Li2O对结合剂强度的影响 (28)

4.1.6 K2O对结合剂强度的影响 (31)

4.1.7含Li2O、K2O结合剂的玻璃结构参数分析 (32)

4.1.8小结 (34)

4.2碱土金属氧化物对结合剂性能的影响 (35)

4.2.1碱土金属氧化物对结合剂耐火度的影响 (35)

4.2.2碱土金属氧化物对结合剂流动性的影响 (36)

4.2.3碱土金属氧化物对结合剂强度的影响 (36)

4.2.4含碱土金属氧化物结合剂的结构参数分析 (41)

4.2.5碱土金属氧化物对结合剂热膨胀系数的影响 (42)

4.2.6小结 (43)

4.3ZnO对结合剂性能的影响 (44)

4.3.1 ZnO对结合剂耐火度的影响 (44)

4.3.2 ZnO对结合剂流动性的影响 (44)

4.3.3 ZnO对结合剂强度的影响 (45)

4.4TiO2对结合剂性能的影响 (47)

4.4.1TiO2对结合剂耐火度的影响 (47)

4.4.2TiO2对结合剂流动性的影响 (47)

4.4.3TiO2对结合剂强度的影响 (48)

4.5Bi2O3对结合剂性能的影响 (50)

4.5.1Bi2O3对结合剂耐火度的影响 (50)

4.5.2Bi2O3对结合剂流动性的影响 (50)

4.5.3Bi2O3对结合剂强度的影响 (51)

4.6CaF2对结合剂性能的影响 (52)

4.6.1CaF2对结合剂耐火度的影响 (52)

4.6.2CaF2对结合剂流动性的影响 (53)

4.6.3CaF2对结合剂强度的影响 (54)

第五章结论 (56)

5.1碱金属氧化物对结合剂性能的影响 (56)

5.2碱土金属氧化物对结合剂性能的影响 (56)

5.3其它添加剂对结合剂性能的影响 (57)

参考文献 (58)

发表论文和科研情况说明 (62)

致谢 (63)

第一章 前言

陶瓷结合剂磨具自1877年诞生以来，已被广泛用于机械制造业、汽车制造业、电子行业、建筑业、航空航天等许多行业和领域，其用量在磨具总用量中占50%以上。因此，陶瓷结合剂磨具是工业磨具中占主导地位的品种之一。在工业发达国家，陶瓷结合剂磨具的应用发展非常迅速，每年都以40%以上的速度增长。但是据不完全统计，我国的增长速度仅为20%左右，因此，我国的陶瓷磨具拥有广阔的发展空间。

随着科学技术的发展，现代磨削加工越来越向着高速、高效、高精，甚至超高速、超精密加工的方向发展。自1983年德国Guehring Automation公司制造出了当时世界第一台最具威力的60kw、砂轮线速度达到140~160m/s的强力CBN 砂轮磨床以来，高速、高效率磨削技术在20年来得到长足的发展及应用。目前该领域处于领先地位的国家主要有德国、日本、美国、意大利等发达国家。近年来，我们国家也在重点发展数控技术，对高速、高效加工技术装备研究也进行了较大的投入，但总体水平与上述发达国家尚有较大差距，必须奋起直追。

实现高速、高效、高精加工，数控技术、机床制备精度固然重要，但超硬材料工具是实现高速、高效、高精密加工的前提和先决条件。在超硬材料磨削工具中，陶瓷结合剂磨具不仅具有强度高、良好的化学稳定性、耐热性、耐水性、耐油性、耐酸碱腐蚀性、磨耗低、自锐性好、使用寿命长等优势，而且陶瓷结合剂磨具具有较多的气孔而有利于排屑和散热，可以适应各种冷却液条件下的粗精磨削加工，因此陶瓷结合剂超硬材料磨削工具是实现现代高速、高效、高精加工的首选工具。

超硬材料磨削工具的制备，并不是简单的磨料的更换、原有普通磨具制备技术的重复与延续。一方面，由于超硬材料不同于普通磨料，超硬材料本身在较高温度下烧结容易被氧化而使其性能退化，另一方面，为满足高速、超高速磨削加工的应用要求，陶瓷结合剂超硬材料磨削工具要具有更高的强度，另外超硬材料本身热膨胀系数较低，普通磨料磨具用结合剂不能适应超硬材料磨具的制备。因此，超硬材料磨具制备技术是一个崭新的课题和挑战。在超硬材料磨具制备技术中，上面几个发达国家，由于高速、高效、高精磨床制备技术发展较早，与之配套的超硬材料磨削工具制备技术也相应的发展和成熟的较早，处于领先地位。我们国家，近年来国内数控磨床得到了长足的进步，另一方面进口数控磨床的数量与日俱增，超硬材料磨削工具的需求逐年增加，但国内超硬材料磨削工具的制备

技术与国外还有较大差距，一部分超硬材料磨削工具还需要进口。

在超硬材料磨削工具的制备中，关键的是陶瓷结合剂的制备技术。由于超硬材料本身的特性，研究制备低温、低热膨胀系数、高强度、与超硬材料良好结合的陶瓷结合剂是关键，也因此使得低温陶瓷结合剂成为一大研究热点[1-6]。但迫于市场应用需求的紧迫与市场竞争的日趋激烈，国内大部分人都急于简单的市场应用实验，而鲜有人进行系统、细致的研究。另外由于技术、市场控制与占有率的原因，国外也没有对结合剂制备方面的详尽报道。

任何科学技术的发展与进步都离不开理论的进步与指导，没有系统的理论研究，结果只能是欲速则不达。因此，进行低温、低热膨胀、高强陶瓷结合剂制备的理论而系统的研究，不仅对超硬材料磨具用陶瓷结合剂的制备乃至整个陶瓷结合剂的制备理论与体系完善具有重要作用，而且对促进我国超硬材料磨具制备技术与水平的提高，赶超世界先进水平具有重要意义。陶瓷结合剂是由各种无机物组成和协同作用的结果。探讨各种成分对陶瓷结合剂性能的影响和效应，必是发展、研究陶瓷结合剂制备理论的基础和前提。

第二章 文献综述

2.1结合剂的作用和分类

2.1.1结合剂的作用

砂轮结合剂是指将磨粒粘结起来，并且在磨削过程中保证磨具不发生破损的材料。在磨具中，结合剂的作用在于：

（1）把磨粒粘结在一起，以便制成各种形状的磨具。

（2）磨具固结后，结合剂使磨具能够承受一定的磨削力和回转时的离心力，从而使磨具具有足够高的回转强度；

（3）磨具表面磨粒磨钝后，磨粒在外力作用下能够产生自动脱落的能力，即制成各种磨具在工作时产生自锐作用。

结合剂在磨具中是以把持磨粒而存在的，其分布情况有两种，如图2-1所示：结合剂包覆着磨粒或者在磨粒表面产生物理化学变化而形成结合剂与磨粒的过渡连接层，并具有一定的结合强度；磨粒与磨粒之间以结合剂桥的形式连接，结合剂桥的强度决定于结合剂本身的强度。

图2-1结合剂在磨具中的分布状态

Fig. 2-1The state of bond in grinding tool

鉴于结合剂的上述作用，结合剂应该具备以下一些基本性质：

（1）较高的韧性，即能够承受较大的负荷而不产生裂纹；

（2）较好的高温流动性和对磨料的润湿性，以利于提高磨粒与结合剂之间

的结合强度；

（3）与磨料接近的热膨胀系数和适当的弹性模量；

（4）有适当的反应能力（一般对刚玉磨料而言）。在一定的限度内，反应能

力增大有利于提高结合剂与磨粒的结合强度，而且磨粒与结合剂形成的反应中间

层将使它们之间的热膨胀系数差值减小，良好的热匹配性有利于提高磨具的整体

强度。

2.1.2结合剂的分类和特点

结合剂依据组成可分为树脂结合剂、金属结合剂和陶瓷结合剂三大类。树脂

结合剂多采用热固性树脂，具有固化温度低、制备相对简便等优点，但是树脂结

合剂磨具受热之后磨粒容易脱落、使用寿命短；陶瓷结合剂磨具的优点在于：结

合剂对磨粒的把持力强、使用寿命长且耐高温性能好，磨具在使用过程中易修整，

自锐性好，磨削效率高；金属结合剂则介于两者之间，对磨粒的把持力较强，但

在使用过程中自锐性差，难修整，易烧伤工件。

这三大类结合剂的力学性能如表2-1[7]所示。可见，陶瓷结合剂的硬度明显

高于树脂结合剂和金属结合剂，结合剂的高硬度有利于提高磨具的磨削效率。陶

瓷结合剂和树脂结合剂的断裂强度相近，但都明显比金属结合剂断裂强度要小，

这使得陶瓷结合剂和树脂结合剂具有较好的自锐性，而金属结合剂的自锐性较

差，所以金属结合剂磨具磨削效率较低且容易使工件发生烧伤。

表2-1三大类结合剂的力学性能

Table 2-1 Mechanical properties among three main types bonds

力学性能树脂结合剂陶瓷结合剂金属结合剂

布氏硬度（HB）228 380 278 断裂强度(MPA) 7.207 8.564 14.283 弹性模量（MPA）1195.415 4130.555 5456.88

依据使用用途的不同，结合剂又可以分为普通磨料用结合剂和超硬材料用结

合剂。它们基本包含于或部分包含于上述三大类结合剂，只需改变结合剂的组成

以使其性能适用于不同类型的磨料。

2.2陶瓷结合剂的分类

2.2.1按耐火度与磨具烧成温度的相互关系划分

根据结合剂的耐火度与磨具烧成温度的相互关系可将陶瓷结合剂分为烧结结合剂、烧熔结合剂和半烧熔结合剂三类[8]。

(1)烧结结合剂

烧结结合剂的耐火度高于磨具烧成温度。在烧成温度下，仅有很少部分的结合剂熔融形成液相。在烧成后的显微结构中，除了玻璃相外，还存在很多类似于陶瓷的结晶体。少量的熔体不易促进碳化硅分解产生黑心废品，故烧结结合剂主要用于碳化硅磨具制品。

烧结结合剂的特性：流动性、高温润湿性较差，结合剂与磨粒形成的结合强度较低，磨具硬度不稳定。在磨削性能上，磨削效率较差，易烧伤工件。

(2)烧熔结合剂

烧熔结合剂的耐火度低于磨具烧成温度。在烧成温度下，结合剂几乎全部熔融变成液相，均匀分布在磨粒周围，结合剂冷却后多形成玻璃状组织。烧熔结合剂的烧成过程是一个包括固相反应、固相烧结、液相烧结、玻化等过程组成的复杂过程。在烧成后的显微结构中，绝大多数是玻璃相，但仍不可避免有少量结晶相存在。烧熔结合剂主要用来制造刚玉系磨具，它的耐火度比磨具烧成时的温度低50~80℃，也有低100~300℃的。在烧成过程中，结合剂的大部或全部呈熔融状态，熔融结合剂润湿刚玉磨料并与其发生反应而渗透入磨料表面，从而在磨料表层形成过渡层，这使结合剂与磨粒间的结合更牢固。

与烧结结合剂相比，烧熔结合剂具有以下特性：

①一般烧熔结合剂磨具的机械强度比烧结结合剂磨具的高；

②烧熔结合剂的耐火度较低，在烧成温度下它早已熔融，烧成温度的波动对

磨具的硬度、强度不会有明显的影响；

③烧熔结合剂的反应能力、高温湿润性较好，有利于提高磨具性能；

④烧熔结合剂磨具中结合剂的含量较少，组织较松，气孔率及磨粒率均较高，

故可提高磨具的磨削效率并减少对工件的烧伤；

⑤一般烧熔结合剂的碱性氧化物含量较多，它会加速碳化硅的高温分解，除

了专用结合剂外，一般的烧熔结合剂都不能用于制造碳化硅磨具。

(3)半烧熔结合剂

半烧熔结合剂的耐火度等于或接近磨具的烧成温度，它可以在较大程度上改善烧结结合剂的流动性、反应能力、高温润湿性等性能，但磨具强度一般较低，磨具硬度与强度容易受烧成温度波动的影响，却又可以避免因使用烧熔结合剂时所造成的黑心、变形、发泡等情况。因此，半烧熔结合剂常用于低浓度碳化硅磨具和细粒度高硬度刚玉磨具的制造。

2.2.2按磨具烧成温度的高低划分

根据磨具烧成温度的高低，陶瓷结合剂又可分为高温结合剂和低温结合剂两大类。一般把烧成温度高于1000℃的结合剂称为高温结合剂，把烧成温度低于1000℃的结合剂称为低温结合剂。高温结合剂用于大多数普通磨料磨具的制造，低温结合剂主要用于超硬材料磨具的制造。目前，普通陶瓷结合剂磨具的制造也有向低温结合剂发展的趋势。

2.2.3按适用范围划分

陶瓷结合剂按照适用范围可以分为通用结合剂和专用结合剂两大类。通用结合剂又可细分为刚玉类磨具通用结合剂、碳化硅类磨具通用结合剂；专用结合剂也可细分为高速砂轮结合剂和磨钢球砂轮结合剂。

2.3陶瓷结合剂的主要性能

陶瓷结合剂的主要性能包括耐火度、高温润湿性、流动性、热膨胀性和力学强度等性能。

2.3.1耐火度

陶瓷结合剂的耐火度是指结合剂在高温下软化时的温度。结合剂的耐火度与磨具的烧成温度密切相关。结合剂的耐火度过高或过低，都会直接影响磨具的烧成质量。烧成温度一定时，结合剂的耐火度偏高，烧结程度较差，结合剂与磨料之间结合不牢，磨具的硬度和强度也会降低；耐火度偏低，烧成时结合剂中液相量增多，液相粘度变小，磨具的硬度增加，但磨具容易发泡变形。

影响耐火度的因素主要有：结合剂的化学组成、分散度。结合剂中Al2O3含量增加，能明显提高结合剂的耐火度。部分碱金属（Li2O、Na2O、K2O）、碱土金属氧化物（CaO、MgO）及B2O3、PbO等常作为助熔剂加入到陶瓷结合剂中，

[9]

结合剂的耐火度随着这些助熔剂含量在一定范围内的增加而降低。细粒度的结合剂具有较大的比表面积和较高的表面活化能，所以细粒度结合剂的耐火度较低。在测定结合剂的耐火度时，升温速度也影响耐火度的数值：升温速率快，耐火锥内部的温度比外部的温度低，耐火锥由于受热不均匀而较晚倾倒，所以测得的耐火度偏高；反之，升温速率慢，耐火度测定数值偏低。

2.3.2高温润湿性

陶瓷结合剂的高温润湿性是指高温状态下结合剂熔体对磨料的润湿能力。一般用结合剂熔体对磨料的润湿角θ的大小来表示陶瓷结合剂的高温润湿性的好坏。高温润湿性一般采用高温显微镜进行测定。

图2-2润湿角图示

Fig. 2-2 Graphic of wetting angle

润湿性决定于相邻两相的表面自由能之间的对比关系，以表面张力的大小表示。如图2-2所示，当液滴、固体表面和空气三者相互间的作用力达到平衡时，满足下列式子[10]：

σs?g=σl?g Hcosθ + σs?l (2-1)

式中σs?g——固-气界面上的表面张力；

σl?g——液-气界面上的表面张力；

σs?l——固-液界面上的表面张力；

θ——润湿角

H——固相表面的粗糙度

润湿角θ越小，润湿性越好。高温润湿性好，结合剂与磨料结合牢固，磨具强度高，在磨削加工过程中磨料不易脱落；反之，磨具强度低，磨料易脱落。润湿角θ小于90°时，表明熔融体对固体有较好的润湿能力。一般认为润湿角θ<300时有助于提高结合剂与磨粒的结合强度。而对同种结合剂来说，温度越高，其润湿性越好，润湿角越小。所以适当提高烧成温度有助于提高磨具的强度。不少研究发现玻璃质陶瓷结合剂是一种较强的磨具粘结剂。这主要是由于玻璃质陶瓷结合剂具有较高的润湿性能，它可以在磨料颗粒之间形成较强的结合力，从而使磨料颗粒结合紧密。

另外，玻璃的化学组成对陶瓷结合剂的润湿性有很大的影响，对于碱金属氧化物，润湿能力随阳离子半径的减小而增加，即K+

2.3.3流动性

结合剂焙烧至烧成温度后因粘度降低而向四周流散。常用陶瓷结合剂高温熔体的粘度的倒数σ（1/η）来表示陶瓷结合剂的流动性。该性能反映了烧熔结合剂在高温下熔融后粘度的变化情况。σ越大，说明结合剂的流动性越好，结合剂在熔融后对磨料的润湿能力相应也会比较强，这有利于提高磨具的强度。

影响结合剂流动性的因素主要有烧成温度、结合剂的化学成分和反应能力。结合剂液相粘度一般随焙烧温度的升高而降低，所以结合剂的耐火度越低，烧成温度越高，结合剂的流动性越大。

结合剂的化学成分与粘度之间存在复杂的关系，综合起来可归纳为以下几点：SiO2、Al2O3能够增大结合剂的粘度；碱金属氧化物能够降低结合剂的粘度；碱土金属氧化物对粘度的作用比较复杂。一方面它们类似碱金属氧化物能够使大型四面体解聚，使粘度降低；另一方面碱土金属阳离子电价较高，粒子半径又不

大，故离子键的键力较碱金属离子的大，有可能夺取小型四面体群的氧离子于自己的周围，使粘度增大。一般来说，前一种效果在高温时是主要的，后一种效果主要表现在低温。

碱金属氧化物(R 2O)和碱土金属氧化物(RO)对玻璃Si-O 网络的作用如图2-3所示。

+ R O 2

+ RO

O O Si b nb

图2-3 R 2O 和RO 对Si-O 网络的作用

Fig.2-3 Effects of R 2O and ROon Si-O network

由图2-3可见，R 2O 引入到玻璃中使Si-O-Si 桥氧键完全断裂，RO 引入到玻璃中使断裂后的桥氧与R 2+相结合，所以R 2O 使玻璃结构网络的紧密性下降的更多，同样R 2O 降低粘度、增加流动性的作用大于RO [13]。

反应能力强的结合剂，结合剂熔体中溶有较多的Al 2O 3，流动性较低。陶瓷结合剂应该具有适宜的流动性。流动性过低，熔融结合剂不能在磨料颗粒间均匀分布，结合剂与磨粒的结合不牢固，因而不能保证磨具应有的机械强度；反之，流动性过大，即使对刚玉磨具来说在结合剂烧熔后溶入的Al 2O 3能够降低结合剂的流动性，结合剂仍有可能从磨料颗粒间流溢，造成磨具变形。对普通磨具来说，特别是刚玉磨具，考虑到一部分Al 2O 3溶入到熔融结合剂中会增大结合剂的粘度，结合剂的流动性数值可稍大一些。 2.3.4热膨胀性

磨具中结合剂与磨料之间的热膨胀系数应尽量接近，以减少结合剂与磨料之间由于热失配而产生的热应力，从而保证磨料与结合剂结合牢固。从这个角度出发，结合剂的热膨胀系数略小于磨料的热膨胀系数，有利于提高结合剂对磨料的包镶力。

影响结合剂热膨胀系数的因素主要是结合剂的化学组成。烧熔陶瓷结合剂的

物相绝大部分是玻璃相，而玻璃的热膨胀系数很大程度上决定于玻璃的化学组

成。热膨胀系数一般与质点间的作用力有关。对于氧化物玻璃来说，各种阳离子

与O2-离子间的键合力F(F=Z/r2)愈大，玻璃膨胀愈困难；F愈小，则玻璃膨胀容易。

玻璃的热膨胀系数可用如下加和法公式计算[4]：

α? =α1P1+α2P2+……+αi P i（2-2）

式中P1、P2、……P i为玻璃中各氧化物的质量百分比，wt%；

α1、α2、……αi为各组分的热膨胀系数。

表2-2 不同氧化物对玻璃热膨胀系数的贡献

Table 2-2 Constants for oxides according to various references

Englanish&Turner[15]Gilard&Dubrul[16]Hall[17]

and

Oxide Winkelmann

Scholtt[14]

SiO2 2.67 0.5 0.4 1.4 B2O30.333 -6.53 -4+0.1p 2 Na2O 33.33 41.6 51-0.333p 38 K2O 28.33 39 42-0.333p 30 MgO 0.33 4.5 0 2 CaO 16.67 16.3 7.5+0.35p 15 ZnO 6.0 7 7.75-0.125p 10 BaO 10.0 14.0 9.1+0.14p 12 PbO 10.0 10.6 11.5-0.05p 7.5 Al2O316.67 1.4 2 5 注：Gilard和Dubrul模型中p代表相应氧化物的质量百分含量，wt%。

研究者们建立了不同的模型来衡量各种玻璃氧化物对玻璃热膨胀系数的影

响，并测定了常见氧化物的玻璃热膨胀计算系数(×10-6K-1)如表2-2所示。对于不

同的玻璃系统，较适合实验测定结果的热膨胀系数经验模型也不同。其中，Winkelmann和Scholtt[14]的系数是以数学模型为基础而建立的，Englanish和

Turner[15]模型的计算系数是在25℃-90℃范围内测定的，Gilard和Dubrul[16]模型

的计算系数是在100F-130F范围内测定的，Hall[17]模型的计算系数是在25℃到测

试玻璃的临界温度范围内测定的。对B2O3-Al2O3-SiO2系玻璃，Winkelmann和

Schott模型比较准确。对R2O-Al2O3-SiO2系玻璃，Hall模型比较准确。

2.3.5机械强度

结合剂的机械强度包括抗拉强度、抗折强度、抗冲击强度和抗压强度四种。结合剂强度的考察多通过磨具试块强度的考察来实施。因而，结合剂的强度实际上是磨具的机械强度，即磨具制品抵抗外力作用而不破坏的能力。由于抗压强度比其它三个强度大，所以一般多以抗拉强度、抗折强度、抗冲击强度为考察对象。抗拉强度和抗折强度在表征结合剂强度时在一定程度上具有相同的变化趋势，所以，也可以用磨具制品的抗折强度的变化来示意结合剂强度的大小变化。磨具的机械强度主要取决于结合剂本身的强度、结合剂的反应能力与结晶程度、磨具的显微结构以及结合剂与磨料热膨胀系数的匹配性等因素。

（1）影响结合剂抗拉强度的因素主要包括：

①结合剂的化学组成

玻璃的化学组成对玻璃强度的贡献也可以用加和法则来计算[4]。在玻璃的组成中，CaO、BaO、B2O3（含量在15wt%以下时）、Al2O3、ZnO等对强度的提高作用较大，MgO、Fe2O3等对抗拉强度的影响不大。

②结合剂的热膨胀性

格里菲斯（Griffith）微裂纹理论认为，材料中裂纹扩展的临界应力与裂纹尺寸存在有如下的关系[18]：

σc=(2Eγ/π·c)1/2(2-3)

式中：σc——裂纹扩展的临界应力，MPa；

γ——材料断裂表面能，J/m2；

c——裂纹半长，μm；

E——材料的弹性模量，MPa。

从公式（2-3）可以看出，在材料一定（即E、γ一定）的情况下，裂纹越长，，裂纹扩展的临界应力越小，所以裂纹越容易扩展，材料强度越低。

结合剂与磨料的热膨胀系数之间的不匹配是形成应力集中的主要原因。应力集中之处是缺陷产生的地方，如微观裂纹、气孔、位错等。微观裂纹扩展到一定程度之后将会导致宏观裂纹的产生，以至于结合剂桥断裂或磨粒发生断裂。要提高结合剂和磨具的强度，必须尽可能消除其中的缺陷和裂纹源，主要是使结合剂与磨料的热膨胀系数尽可能接近，以避免结合剂与磨料之间热膨胀系数的失配，减少裂纹成核和长大的可能性。

结合剂与磨料的热膨胀系数的失配主要包含以下两个方面。一方面，若结合剂的热膨胀系数小于磨料的热膨胀系数，磨具中受拉晶粒的周边受到切向拉应力作用，当失配程度足够大的时候磨粒就会出现沿着晶界扩展的裂纹。而结合剂对磨粒的压应力作用又可能增强砂轮抵抗外力的能力。反之，若结合剂的热膨胀系数大于磨料的热膨胀系数，受压晶粒周边受到径向压应力和切向拉应力的共同作用，最终晶粒出现径向裂纹。这种径向裂纹在晶粒间扩展形成裂纹网络之后将会对磨具造成更加有害的影响[19-21]。

③结合剂的显微结构和物相组成

结合剂的显微结构，包括结合剂的玻化程度、致密程度、结合剂桥的粗细及其与磨粒的界面结合状态等都是影响磨具强度的重要因素。在适宜的烧成温度条件下，结合剂的玻化程度越好，流动性越好，结合剂的致密度越高，结合剂在磨粒间分布越均匀，结合剂桥较粗、交联程度高，结合剂与磨粒的界面结合越紧密。以上这些因素一起决定着结合剂的强度。

陶瓷结合剂的物相组成影响了结合剂与磨料的结合状态，进而影响结合剂与磨料的结合强度。在相同条件下，玻璃相含量越多，结合剂对磨粒的润湿和它们之间结合的牢固程度越高，结合强度越大[22-24]。陶瓷结合剂在烧结后多以玻璃质形式存在。玻璃为非晶态均相物质，裂纹在玻璃体系中的扩展能比较低，陶瓷结合剂砂轮受外力作用时容易在结合剂桥上发生断裂，故砂轮的强度也不太高。

而微晶玻璃具有许多不同于玻璃的优良机械性能和热学性能，如较高的机械强度和耐磨、耐酸碱腐蚀性及耐热冲击性能。因此，应用于各种磨料的微晶玻璃结合剂也得到一定程度的关注[25-27]。采用长石－石英－硼砂－锂辉石系统基础玻璃，以CaF2、KNO3、Na2SO3作为晶核剂，熔融玻璃料在780℃保温50min后充分晶化，该微晶玻璃结合剂的抗拉强度可达到1.42kN/cm2，比目前常用的高速砂轮结合剂的强度高40%左右[28]。D. Herman等[29]针对R2O-RO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃体系，通过研究结合剂在非晶态和微晶态两种形态下的微观结构及破坏机

理，分析了微晶态下未晶化的玻璃相与微晶相的共同作用：晶界有效阻止了位错和滑移的发生，减少了裂纹源，降低了裂纹扩展速率和扩展长度，磨损机制以结合剂桥的断裂为主。

对于微晶玻璃，分布在玻璃基体中的微小晶体结构致密、强度和硬度高，这相当于在玻璃体内均匀分布了大量高强度的硬质点。当裂纹在结合剂中扩展时，裂纹的尖端遇到晶粒将产生以下四种情况[30]：

（1）裂纹将晶体劈开，继续扩展。由于晶体具有比晶界玻璃相高得多的强度，劈开晶体势必消耗较多的能量，使裂纹扩展的能量大量消耗，从

而延缓裂纹的扩展；

（2）裂纹绕过晶体，沿着晶界扩展。裂纹扩展的距离延长，同样要消耗较多的裂纹扩展能；

（3）裂纹分叉，扩展能分散，分叉裂纹的扩展能大大减小，裂纹扩展能力减弱；

（4）裂纹被晶体钉扎，即裂纹遇到晶体停止扩展。

以上这四种情况都会使裂纹的扩展难度增加，从而可以提高结合剂自身的强度。所以微晶玻璃结合剂在一定程度上比同组分的玻璃态结合剂的强度要高。但是，微晶玻璃结合剂由于玻璃析晶，使结合剂的粘度迅速升高，因而结合剂的流动性变差，结合剂对磨粒的润湿能力大大下降。而且，如果结合剂在与磨粒的结合界面上出现析晶，必将会使微晶结合剂与磨粒间的界面结合情况变差，从而使结合剂与磨粒间的界面结合强度降低，磨具的强度也会降低。

为了开发具有优良性能的微晶玻璃结合剂体系，需要根据结合剂体系形成玻璃的难易程度、玻璃的热膨胀特性、玻璃控制化析晶的能力及其对磨粒的润湿性和自身流动性来选择合适的结合剂基础玻璃体系和组分，合理控制玻璃析晶时的粘度、析晶温度和退火时间，以控制晶粒的大小和晶体体积分数等主要参数[31]。

④结合剂的其它性能

结合剂的反应能力、流动性、高温润湿性、弹性模量等均与磨具强度都有密切的关系。如果陶瓷结合剂的反应能力强，而且不在结合剂桥与磨料结合处产生结晶，磨具的抗拉强度能够得到显著提高；结合剂的流动性好，磨具烧成过程中熔融结合剂在磨粒表面扩散的能力强，不仅有利于结合剂对磨粒的润湿，而且有利于结合剂在磨粒间分布均匀，从而提高磨具中气孔的均匀性和磨具的强度。较高的高温润湿性有利于结合剂对磨粒的润湿和两者间的反应结合，在结合界面形成一个过渡层；同时，在磨料表面特别是超硬磨料进行镀层处理，也可以调节磨

料与结合剂的热膨胀匹配性，使两者形成良好过渡结合，从而提高磨具的抗拉强度[32-36]。结合剂与磨料之间弹性模量的匹配也是影响磨具强度的一个重要因素[37]。以上这些因素对磨具强度的影响不是孤立的，而是相互影响的。

⑤磨具的烧成工艺

磨具烧成工艺是决定结合剂中玻璃相与晶相比例、晶粒大小、气孔率及气孔尺寸等的关键因素，因而它对磨具强度的影响也是很明显的。因此必须合理制定磨具的烧成工艺制度。

（2）影响抗折强度的因素与抗拉强度基本相同，两者有同样的趋势。抗折强度一般比抗拉强度大2~3倍以上。

（3）抗冲击强度是衡量结合剂韧性和脆性的指标。由于陶瓷结合剂属于脆性材料，物质内部缺少滑移系统，因而韧性较差。影响抗冲击强度的因素包括结合剂的组成和显微结构。结合剂中引入石英粉后，韧性将降低；引入Fe2O3、Al2O3后，韧性会得到一定的改善。

2.4陶瓷结合剂的体系及其特点

常见陶瓷结合剂体系包括铝硅酸盐玻璃系、硼硅酸盐玻璃系、硼铝硅酸盐玻璃系和铅玻璃系陶瓷结合剂。

2.4.1铝硅酸盐玻璃系结合剂

铝硅酸盐玻璃系陶瓷结合剂主要包括R2O-Al2O3-SiO2玻璃系结合剂和R2O-RO-Al2O3-SiO2玻璃系结合剂两大类。

R2O-Al2O3-SiO2结合剂体系中R2O主要是Na2O、K2O。一方面，Na2O、K2O 作为玻璃网络修饰成分可以使玻璃体系中的硅氧键断裂，起到降低玻璃粘度的作用，因此可以降低结合剂的耐火度，提高结合剂的流动性, 对结合剂的热膨胀性也有较大的影响；另一方面，在Al2O3存在的情况下，Na2O、K2O提供的游离氧可以改变铝氧多面体的配位类型，使铝氧多面体参与玻璃结构网络的构建，从而实现Al2O3对结合剂性能的调节。Na2O、K2O在R2O-Al2O3-SiO2结合剂体系中含量较低，一般总含量不能超过15%。碱金属氧化物含量过高会降低磨具的使用性能，如减弱结合剂中玻璃相抵抗冷却液侵蚀的能力。因此，R2O-Al2O3-SiO2系结合剂

CBN磨具陶瓷结合剂

目录 摘要〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 1．前言〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 1 2.CBN磨具陶瓷结合剂性能〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 2 2.1耐火度〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃2 2.2本征强度〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃2 2.3热膨胀系数〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃3 2.4润湿性〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃4 3. 目前的制约因素〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 5 4．CBN砂轮结合剂的分类〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃 5 4.1树脂结合剂CBN砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 4.2金属结合剂CBN砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 4.3陶瓷结合剂砂轮〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃7 5、CBN磨具陶瓷结合剂在超硬工具上的应用〃〃〃〃〃〃〃8 6、CBN陶瓷结合剂对高速砂轮强度的影响〃〃〃〃〃〃〃〃9 7、金属Ａｌ粉对ＣＢＮ磨具陶瓷结合剂性能的影响〃〃〃〃9 7．1、不同烧成温度下Ａｌ粉对磨具强度的影响〃〃〃〃〃〃9 8、应用推广的前景〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃10 9.结束语〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃11 10.参考文献:〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃12

CBN磨具陶瓷结合剂 摘要本文简单概述了CBN的结构与性能特点，对近年来有关CBN砂轮陶瓷结合剂的研究进展作了较详细的综述，指出了低熔点、高强度陶瓷结合剂是CBN砂轮陶瓷结合剂的发展趋势，阐述了CBN砂轮陶瓷结合剂实质上就是碱硼硅玻璃结合剂，其中硼酸盐系结合剂因具有低熔点、高强度的特性，使之成为了研究的重点。还介绍了玻璃的特性，和陶瓷结合剂的简介以及玻璃结合剂的特点及加工工艺。 关键词立方氮化硼（CBN）;陶瓷结合剂;纳米氧化物; 1．前言 随着我国政治稳定，经济建设快速发展，作为世界制造业中心的地位日益凸现。如何逐步缩小与世界工业发达国家的差距，使经济增长由资源消耗型加速转变为高效节能型上来，走一条具有中国特色的，可持续发展的道路。就磨削领域来说，陶瓷结合剂CBN磨具所具有的高质量、高精度、高效率、低消耗、低成本、低污染、自动化程度高等优异性能，是其他磨削工具无法比拟的。保护环境是我们的基本国策，陶瓷结合剂CBN磨具，从它的原材料生产过程，磨具的制造过程，磨具的使用过程，对资源和能源的消耗都是极低的，属于节能型的高科技产品，非常适合我国现阶段及长远发展。在工业发达国家，陶瓷结合剂磨具的应用发展非常迅速，每年都以40％以上的速度增长。但是据不完全统计，我国的增长速度仅为20％左右，因此，我国的陶瓷CBN磨具拥有广阔的发展空间。

低熔高强陶瓷结合剂的研究

2005年第2期 超　硬　材　料　工　程第17卷2005年4月SU PERHA RD M A T ER I AL EN G I N EER I N G总第60期 低熔高强陶瓷结合剂的研究① 郭志敏1,张向红1,2,臧建英2,王艳辉2 (1.河北建材职业技术学院,河北秦皇岛066004;2.燕山大学,河北秦皇岛066004) 摘　要:为实现陶瓷结合剂超硬磨具的低温烧结,减少或避免高温或由高温引起的对磨粒的伤害,本试验 以黏土、硼玻璃和铅玻璃为主要原料,研制一种低熔点高强度结合剂。通过一系列试验,测定了结合剂的耐 火度,研究了结合剂在高温下的相态,分析了结合剂在高温时与超硬磨粒的浸润性,并测试了结合剂的抗 折强度。试验表明,该结合剂耐火度低、强度高,与超硬磨粒具有良好的浸润性,在高温下呈玻璃态,是一种 低熔点高强度陶瓷结合剂。 关键词:超硬磨具;陶瓷结合剂;低温烧结试验;低熔高强;玻璃态; 中图分类号:TQ164 文献标识码:A 文章编号:1673-1433(2005)02-0007-07 STUDY ON LOW M EL T ING PO INT AND H IGH STRENGTH V ITR IF IED B OND GU O Zh i2m in1,ZHAN G X iang2hong1,2,Z AN G J ian2ying2,W AN G Yan2hu i2 (1.H ebei B u ild ing M a teria ls Institu te of V oca tion and T echnology,Q inhuang d ao H ebei,066004; 2.Y anshan U n iversity,Q inhuang d ao,H ebei,066004) Abstract:L ow m elting po in t and h igh strength vitrified bond is p rep ared to realize sin tering of vitrified bond sup erhard grinding too ls at low er tem p eratu re.R aw m aterials w ere m ain ly clay,bo ric glass and lead glass.T he refracto ry tem p eratu re,the p hase at h igh tem p eratu re,the bending strength of the bond and soakage betw een the bond and sup erhard grain s w ere tested.T he resu lts ju st show that the bond ex ist as glassy p hase and is a low m elting po in t and h igh strength vitrified bond. Keywords:vitrified bond;low m elting po in t and h igh strength;sin tering test at low er tem p eratu re;glassy p hase;sup erhard grinding too ls 0　前言 一般情况下,陶瓷结合剂含有起助熔作用的碱金属氧化物,而且由于其耐火度很高,其烧成温度通常高达1200℃以上,如此高的烧成温度,无论是对金刚石还是对cBN颗粒都有很大的伤害,进而影响超硬磨具的工作效率和使用寿命。为减少或避免温度对超硬磨粒的不利影响,实现磨具的低温烧成,有必要研究配制一种低熔点陶瓷结合剂。 对超硬磨具来说,其加工效率和使用寿命在很大程度上取决于结合剂的性质以及超硬磨粒与结合剂的结合强度,这就要求:(1)结合剂的膨胀系数应尽量与超硬磨料的膨胀系数相等或相近;(2)结合剂与磨粒之间有较强的浸润性和结合力;(3)超硬磨料的超硬性也要求结合剂具有较高的强度。 因此,研制一种低熔点高强度陶瓷结合剂是提高陶瓷结合剂超硬磨具质量的一个关键因素。 1　试验过程 本试验以黏土、硼玻璃、铅玻璃为主要原料,根据配 ①收稿日期:2004-10-20 作者简介:郭志敏(1965-　),女,河北工业大学硕士研究生,主要从事超硬材料和高温材料的研究。 通信作者:王艳辉,项目负责人。

陶瓷添加剂的正确使用

影响稀释剂解胶性能的常见因素分析 ?随着现代陶瓷技术的发展，人们对陶瓷的性能提出了更高的要求，稀释剂是建筑卫生陶瓷中常用的一种添加剂，因其加入量少，而又起到优良的作用，被称为陶瓷工业中的“味精”，陶瓷稀释剂在陶瓷生产中正起着越来越重要的作用。稀释剂又称减水剂、解胶剂、解凝剂，其作用主要是用来提高建筑卫生陶瓷坯、釉料浆的流动性，使其浆料水份最少，流动性能更好，不絮凝沉淀，便于操作。同时，合理选用稀释剂也可为陶企节约能耗，降低生产成本。对于喷雾干燥料而言，由于含水量降低，可使干燥能耗降低，同时增加粉料的产出量；对于釉浆而言，则可防止絮凝，在保证生产工艺要求下，使水份减少，这对要求釉浆比重大，含固量高的某些产品显得尤为重要。有些厂家使用助磨稀释剂，在相同的工艺要求下，可减少球磨时间，节约电耗。但有些厂家在使用稀释剂的过程中，由于使用方法不当，或者其它方面因素的影响，导致影响了稀释剂的使用效果。本人结合在多个国家陶瓷厂的技术服务经验，浅析一下有哪些因素影响了稀释剂的解胶性能和使用效果。总体而言，大致有以下几个方面：? ? 一、稀释剂加入量的影响在稀释剂的使用过程中,很多陶瓷企业认为稀释剂的加入量越多,泥浆的稀释效果就会越好,其实不一定。针对不同的坯料，其使用的稀释剂都会有一个用量范围。当稀释剂的加入量最少或最多时,泥浆的流动性并不一定好，只有通过实验确认其最佳的范围时，泥浆的流动性才会更好，而且更经济。? ? 二、球磨细度的影响在陶瓷生产中，不同的产品其球磨细度的工艺要求是不同的。在稀释剂的实验过程中，一定要注意不同的细度会影响稀释剂的使用效果。那怕是使用同一种稀释剂，不同细度其稀释效果也是有差别的。所以，必须严格按照大生产的细度要求来进行实验工作。? ? 三、粘土的矿物结构与成分的影响在陶瓷原料中，不同的粘土其矿物结构、组分、性质是大不相同的。例如，高岭石类和蒙脱石类粘土，由于其矿物结构和组成成分的特点,一般使用常规稀释剂效果不是很明显。而伊利石类的粘土，由于它本身矿物结构所致,相对而言它的稀释效果会好一些。在实际的使用过程中,很多陶瓷企业认为同一种稀释剂可以在不同产品坯料里使用。其实不然,我们是针对不同坯料并结合坯料的相关结构，给客户调整出最佳型号的稀释剂和加入量，使其使用效果和成本达到最佳。? ? 四、原科固相颗粒形状与大小的影响在一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细，颗

低温烧成陶瓷结合剂磨具

低温烧成陶瓷结合剂磨具 河南工业大学材料科学与工程学院 侯永改 陶瓷结合剂磨具具有强度较高，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，且容易修整等特点。 陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。 陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。 一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势 1．低温烧成含义 就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子: 通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。 所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称

陶瓷涂料综述

国内陶瓷涂料研究进展综述 摘要： 随着涂料工业的发展，一些有机涂料已经不能满足人们的绿色环保、多功能化和优良性能的理念，而陶瓷涂料的发展开启了向高新涂料领域的进展和研究，进一步满足了人们对于提升涂料性能的愿景。本文主要基于目前现有的国内多种有关陶瓷涂料的研究成果，简明地阐述了各种陶瓷涂料的优良性能，以及其最新的研究发展，同时对这些陶瓷涂料的制备方法和机理进行了归纳，总结，并且进一步提出了一些有关陶瓷涂料的设想和改进。 关键词： 耐高温；陶瓷；瓷膜；涂料；涂膜；环保； 0前言： 陶瓷涂料属于功能涂料领域[1]，是一种新型的水性无机涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并且以水为分散质，涂装后通常经过低温加热方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。其原料蕴藏丰富，便于开采且价格低廉，进而使其成本也相对传统涂料较低。其中一些采用了硅烷偶联剂，氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料，具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。经过各种新型的改良和增进后，其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。 而传统的有机涂料等，对环境的影响颇为巨大，不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖，而且还释放有毒物质于空气中，导致人或动植物的疾病和死亡，其在生产的过程之中也耗能大，不满足我国低碳的理念，并产生各种工业污水或有毒气体。 本文试图对各种陶瓷涂料相关的文献资料进行归纳，分类并总结，从各种试剂的配比及制备方案中分析出陶瓷涂料的一些发展和改进，并进行一些相关的理论设想。 1陶瓷涂料概述 1.1成膜机理 一般由多种纳米级氧化物，通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应，并且在低温下，以水为分散介质，水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。 1.2原料来源 陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物（如：石灰石、粘石英砂），而且生产工艺也不复杂，能耗相对较低。因而原材料资源十分丰富，这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较，不仅具有很大的资源优势，而且更加符合低碳要求。 1.3应用领域

CBN超硬材料磨用低温陶瓷结合剂的设计实验

CBN 超硬材料磨用低温陶瓷结合剂的设计实验 本实验中要求设计一种适用于超硬磨料的陶瓷结合剂，要求其抗折强度大于60MPa ，膨胀系数小于7×10-6/℃,烧结温度不高于950℃。通过配方设计、高温熔制、制样、烧结温度范围测试直至烧结后测试样品的热膨胀系数、抗折强度测试等等。了解设计一种新的超硬磨料陶瓷结合剂需要考虑的多方面的影响因素，从而提高分析问题、解决问题的能力。 实验目的：设计一种低温高强度的CBN 砂轮陶瓷结合剂。 实验流程如下：玻璃组成的设计与配合料的制备→玻璃料的熔制→试样的制备→压制成型→烧结温度范围的测定→烧结→试样相关性能测试（热膨胀系数、抗折强度） 一、玻璃组成的设计与配合料的制备 配料是根据设计的玻璃成分和选择的原料的化学组成来计算的。为得到指定性能的玻璃，玻璃的熔制需要反复实验多次，并多次修改玻璃成分，以达到合乎要求的玻璃性能。因此要根据实验结果反复改变配方，及时调整原来组成及其质量配比。 设计配方时，应注意原料中所含水分的变动，要确切地掌握原料的化学成分，然后按所要求的玻璃成分，并根据各种原料的化学成分计算配方。同时根据试验中相关性能测试所用试样的质量及实验过程中的损耗量，确定原料的总用量。 根据现有实验条件，运用相关专业知识，查阅大量相关文献，并理论计算相关性能的契合度，设计配方如下： 确定玻璃的类型为硼酸盐玻璃体系。 （A ）相关计算 1、 膨胀系数（干福熹法计算）《玻璃工艺学》 计算得Ψ= -0.72595 <4，又SiO 2含量为 48.21%，则α（B2O3）=12.4*(4-Ψ)= 8.0172*10-7 α（SiO2）=35+0.5*(67-a)=44.44*10-7 整体膨胀系数计算公式为 2、 熔制温度《无机材料专业实验指导书》 τ=( SiO2+ A1203)/（Na20+ K20+0.5 B203）=4.00827 表1 不同τ对应的熔制温度 查表知熔制温度约为1320C 3、 抗折强度 抗折强度指模局在受到弯曲应力作用时不发生破裂的极限能力。大约相当于抗拉强度的3-3.5倍。 玻璃的化学组成对其强度的贡献符合加法法则。 抗拉强度为71.2835MPa ，则抗张强度213.8505-249.4923 MPa 4、 耐火度 SiO2 A1203 B203 K20 Na20 Li20 CaO MgO 整体 摩尔质量 60.1 102 69.6 94.2 62 29.8 56.1 40.3 质量百分数% 48.21 19.63 13.75 2.45 7.6 2.23 3.56 2.57 100 摩尔组分 80.21631 19.2451 19.75575 2.600849 12.25806 7.483221 6.345811 6.377171 154.2823 摩尔百分数% 51.99321 12.47395 12.80494 1.685773 7.945219 4.850344 4.113118 4.133444 100 膨胀系数（10^-6） 4.444 -4 0.860172 51 40 26 13 6 6.961826 组分膨胀系数（10^-8) 214.2452 -78.52 11.82737 124.95 304 57.98 46.28 15.42 696.1826 温度系数 1 1. 2 1.25 1 1 1 0.5 0.6 0.456895 抗拉强度系（Mpa ） 0.9 0.5 0.65 0.1 0.2 2 0.1 71.2835

树脂结合剂金刚石工具性能的研究

树脂结合剂金刚石工具性能的研究 树脂结合剂金刚石磨具是金刚石磨具中使用量最大的一类。和金属结合剂金刚石磨具和陶瓷结合剂金刚石磨具相比,树脂结合剂金刚石磨具有磨具硬化温度低,只需200℃左右,远远低于金属结合剂和陶瓷结合剂金刚石磨具的热压成型 温度;生产周期短,生产设备简单,生产能耗少,规模生产可降低成本;形成自锐性,提高磨具锋利性;被加工工件的表面光洁度高,适用于镜面磨削;其缺点是寿命短,耐热性差,易老化。 其中最根本原因是:树脂结合剂胎体对金刚石的把持力小。为了提升树脂结合剂磨具的寿命,通常采用两种方法进行改进。 一种方法是尝试新型树脂或者对现有树脂进行改性,提高树脂的耐热性;另一种方法是对金刚石进行镀覆,提高树脂对金刚石的把持力。镀覆金刚石在金属结合剂和陶瓷结合剂的磨具中应用的相应研究较多,但镀覆金刚石在树脂结合剂中的研究却鲜有报道。 本文通过采用对无镀层金刚石、镀覆刚玉金刚石和金属镀层金刚石制备的金刚石树脂结合剂磨具性能进行对比分析,研究镀覆种类对两种树脂结合剂磨具的锋利性、耐用性、力学性能以及对树脂结合剂的结构和致密度的影响,获得如下结论:(1)采用聚酰亚胺树脂(PI)作为结合剂,在金刚石、聚酰亚胺(PI)、氧化铬等组分确定的前提下,实验填料的最佳配比为碳化硅微粉30(vol)%,合金粉 4(vol)%,冰晶石4(vol)%,此时,树脂金刚石磨具磨削比最大,达到2.286,具备良好的磨削性能,使用性价比较高。(2)按照最佳填料配方,采用无镀层金刚石、镀覆金属(钛、铜、镍)镀层金刚石和镀覆刚玉镀层金刚石压制两组平行实验试样进行性能对比分析。

结果表明:在其他组分含量保持不变的前提下,对金刚石进行表面镀覆处理可以明显提高磨具的磨削比,提高磨具的磨削效率,并且可以提高试样的抗弯强度、硬度等力学性能。三种金属镀层(钛、铜、镍)中,钛镀层的镀覆效果最好,对树脂磨具的磨削性能和力学性能提升明显,无机物刚玉镀层镀覆效果优于金属镀层。 (3)使用无镀层金刚石的配方试样,聚酰亚胺(PI)树脂结合剂金刚石磨具拥有更好的耐磨性和锋利性;使用含镀层的金刚石配方试样,情况相反。在无水冷磨削条件下,酚醛树脂(PF)树脂结合剂使用镀覆镀层的金刚石对树脂磨具的磨削性能提升幅度更大。 (4)对金刚石进行表面镀覆可以影响到热压后酚醛树脂(PF)结合剂的结构和致密度,并且表面更粗糙的刚玉镀层影响更大。靠近金刚石的酚醛树脂(PF)更为致密,对金刚石形成保护性包裹,远离金刚石的酚醛树脂(PF)更为稀疏。

腐植酸作为陶瓷添加剂魅力无限

《腐植酸作为陶瓷添加剂魅力无限》的初审意见本文作者对腐植酸作为陶瓷添加剂作了比较细致的综述性描述，写作及内容比较合理，有较好的参考使用价值，建议适当修改后发表。部分文字已在文中修改，其他意见详见文中批注。请直接在此稿上修改。 腐植酸作为陶瓷添加剂魅力无限 孙晓然 （河北理工大学化工与生物技术学院唐山063009） 摘要：介绍了腐植酸及钠盐在陶瓷产业中作为多功能添加剂的应用背景、作用机理、制备及应用概况，对腐植酸钠改性方法、发展方向进行评述，指出腐植酸在陶瓷产业清洁生产中起推动作用，为陶瓷工艺及质量增添无限魅力，在陶瓷工业生产领域具有广阔发展空间。关键词：腐植酸腐植酸钠陶瓷添加剂应用进展 Humic Acid as a Ceramic Additive Has Infinite Charm Sun Xiaoran (College of Chemical and Biological Technology, Hebei Polytechnic University, Tangshan, 063009) Abstract：The paper introduces application background, action mechanism, preparation and application of humic acid and sodium humate as multi-functional ceramic additives. The modification and development of sodium humate also have been reviewed. It indicates that humic acid is a pushing force to the ceramic clean production. Humic acid in the application of ceramic production will have extensive development space. Key words: humic acid; sodium humate; ceramic additive ;application; development 瓷器是我国古代伟大发明之一，与人类的历史发展和日常生活息息相关，从最早的食器、住宅，到现代的行道、车辆，甚至到纳米科技材料，都有它的存在。即使是按现有的考证，从粗陶出现算起，已有上万年历史，从原始瓷算起，也有二三千年以上的历史。不管陶与瓷是同源还是不同源，中国人做陶瓷的窑火从没有中止过，几千年来，中国陶瓷以其精美的造型、细腻的质地享誉世界。在当代，中国更是世界陶瓷生产基地、制造中心、陶瓷业发展最发达的国家。陶瓷虽然是中国的传统产业，但随着科技的发展，经历了一轮又一轮的创新与进步，陶瓷产业已成为充满生机创新与挑战的朝阳产业。 为生产出五彩缤纷、用途各异的陶瓷，自古以来陶瓷生产者往往为满足工艺要求而添加不同的化学添加剂，所有的这些添加剂通称为陶瓷添加剂。陶瓷添加剂是无机或有机物质

低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点

低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点 导读：陶瓷结合剂磨具具有强度较高，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，且容易修整等特点…… 陶瓷结合剂磨具具有强度较高，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，且容易修整等特点。 陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。 陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。 一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势 1．低温烧成含义 就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子: 通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。 所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称为低温烧成。

10第七章 陶瓷精加工

第七章陶瓷精加工 内容提要: 1、先进陶瓷精加工机理； 2、各种陶瓷精加工方法，如磨削加工、切割和打孔，以及精加工设备; 重点掌握陶瓷制品的磨削加工工艺及设备，了解切割、打孔工艺及其设备和激光与镭射加工、线切割加工等当今先进加工技术。 主要外语词汇： hone 珩磨，珩磨机； lap 研磨 microfinishing 精密磨削 abrasive 研磨料 polish 抛光 grinding 磨削，研磨 第一节 陶瓷精加工机理 加工的定义：将一定的能量供给具有某些性能的材料，使形状、尺寸、表面光洁度、物性等达到一定要求的过程。 1.1 陶瓷材料的结构性能特点 陶瓷材料属于多相多晶体，由离子键或混合键（离子-共价键）结合而成，质地硬而脆，属于硬脆材料，难于机械加工和保持加工精度。 1.2 陶瓷材料的加工机理 陶瓷作为硬脆材料，其精加工是以加工点部位的材料微观变形或去除作用的积累方式进行的。 图5.1为加工量造成变形断裂的原因示意图。 从图中可以看出，当一次加工量达到10um时，陶瓷材料出现裂纹，这种裂纹现象被称之为“脆性断裂”。

第二节陶瓷精加工方法种类 陶瓷的精加工方法，依制品性能要求的不同、工艺不同有很多的方法。 一般还是以机械加工为主。 1、陶瓷的精加工依加工能量方式的不同，可归纳如下： 2、陶瓷的冷加工还可分为： 一般加工（丝级精度）；精密加工（微米级加工）；超精密加工（亚微米级至纳米级精度）。 超精密加工，因加工量极小，被加工陶瓷表面的晶体结构仍具有完整性。 陶瓷的机械加工主要是研磨和抛光，个别陶瓷（如六方氮化硼陶瓷）在一般精度和精密加工范围内，也可以用类似于金属加工的车、铣、刨加工等。 3、超精密精加工工艺示意图

CBN研磨盘用陶瓷结合剂的研究

2009年2月 第1期　总第169期 金刚石与磨料磨具工程 D iamond&Abrasives Engineering Feb.2009 No.1　Serial.169 文章编号:1006-852X(2009)01-0075-04 C BN研磨盘用陶瓷结合剂的研究3 侯永改1　彭　进1　乔桂英2　丁春生3　邹文俊1　廖　波2 (1.河南工业大学材料科学与工程学院,河南郑州450007) (2.燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004) (3.郑州磨料磨具磨削研究所,郑州450013) 摘　要　本文对三种低温陶瓷结合剂的性能进行综合研究,结果发现:耐火度为775℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.79×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂V2的综合性能优异。通过差热分析发现,在测定温度范围内结合剂V2没有明显的晶相产生。用结合剂V2制备的陶瓷结合剂CBN磨具试样在800℃烧成后,磨具试样的抗弯强度达到最佳值67.5MPa。制备的磨盘在磨削时锋利性好,磨削中间修整次数少,磨盘的耐用度高。运用扫描电子显微镜(SE M)对磨削后CBN磨片的磨削面形貌进行观察,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀。 关键词　CBN研磨盘;陶瓷结合剂;强度 中图分类号　TG74 文献标识码　A　 Study on v itr i f i ed bond for CBN face gr i n d i n g wheel Hou Y ongga i1　Peng J i ng1　Q i ao Gui yi ng2　D i ng Chunsheng3　Zou W enj un1　L i ao Bo1 (1.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Henan U n iversity of Technology, Zhengzhou450007,Ch ina) (2.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Yanshan U n iversity, Q inhuangdao066004,Ch ina) (3.Zhengzhou R esea rch Institu te for A brasives and Grind ing,Zhengzhou450013,Ch ina) Abstract　Pr operties of three different kinds of l ow2te mperature vitrified bonds were studied.It was found that vitrified bond V2,of which refract ory was775℃,fluidity was110%～130%,ther mal expansi on was 5.79×10-6℃-1,had good colligati on p r operties.TG and TG A analysis results showed that no crystals were observed in bond in the testing te mperature.The flexural strength of CBN t ools made with vitrified bond V2 were67.5MPa when sintered under te mperature800℃.V itrified bond CBN t ools were tested and showed good shar pness,l ong life and no need of dressing during the machining.The gr ound surface of vitrified bond CBN t ool was investigated by means of scanning electr on m icr oscope(SE M),and it was f ound that CBN grits were bonded fir m ly by vitrified bond and with unif or m m icr ostructure. Keywords　CBN face grinding wheel;vitrified bond;strength 3河南省重点科技攻关项目072102230005

金刚石磨具低温结合剂的研究

金刚石磨具低温结合剂的研究 本文通过熔制玻璃料，研究了化学成份对陶瓷结合剂专用玻璃料的影响。并对结合剂的热膨胀系数、耐火度、高温润湿性等进行测定，利用XRD、SEM等分析方法，对金刚石磨具低温陶瓷结合剂进行了研究。 1．通过研究Na₂O—B₂O₃— SiO₂、Li₂O—B₂O₃— SiO₂、K₂O—B₂O₃— SiO₂三种体系的预熔玻璃料，结果表明Na₂O— B₂O₃—SiO₂预熔玻璃料耐火度为630℃～650℃，抗折强度为55.4MPa，具有适宜的膨胀系数和润湿性，是低温陶瓷结合剂优良的基础玻璃料。 2．通过研究基础玻璃料中分别加入PbO、CuO、 Al₂O₃等氧化物对结合剂性能的影响，发现在烧结温度下，加入适量，结合剂的湿润角从58°降到38°，流动性由130％提高到150％～160％，抗折强度明显提高。 但PbO的加入会增大结合剂的线膨胀系数，PbO的加入量控制在3％～4％内，改善了结合剂的综合性能。 3．通过研究基础玻璃料中分别添加HZ812合金、Cu、Al等金属粉末对结合剂性能的影响。 实验表明，结合剂中加入HZ812合金8％～10％，结合剂的抗折强度由 55.4MPa提高到约67MPa，冲击强度由2KJ／m²提高到4KJ／ m²。 4．综合结果表明，低温陶瓷结合剂的组成是：以 Na₂O—B₂O₃—SiO₂系为基础玻璃料，同时添加3％～4％的PbO和8％～10％的HZ812合金粉。

先进制造技术答案完整版

先进制造技术复习题 一、填空题 1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。2．制造系统是由制造过程及其所涉及硬件、软件和人员组成的一个有机整体。 3．系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按串联系统，并联系统 和混联系统可靠度进行计算。 4．根据产品的信息来源，反求工程可分为实物反求，软件反求和影像反求。5．先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括清洁 和灵活生产。 6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。7．超精密机床的关键部件包括：主轴，导轨，床身，其中机床的床身多采用天然花岗石制造。 8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响 和资源效率的现代制造模式。 9.及时制生产追求的目标为零缺点，零库存，零整备时间，零前置时间。最终目标是排除一切可能浪费。 10．扫描隧道显微镜的两种工作模式为恒（直）电流工作模式，恒高度工作模式。 11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称 为空气轴承主轴。 12.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造， 选择性激光烧结，熔融沉积制造。

13.精益生产的体系结构中三大支柱是GIT及时生产制，GT成组技术和 T QC全面质量管理 14.敏捷制造的基本思想就是在“竞争—合同—协同”机制下，实现对市场需求作出快速反应的一种生产制造新模式。 15.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 16.并行工程的特征为并行特性，整体特性，协同特性，约束特性。 17.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。 18.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。 19.常用的看板有生产看板，运送看板两种。 20.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。 21.精密与超精密加工有色金属时，常用的刀具材料为金刚石。 22.FMS的机床配置形式通常有柔性制造单元，柔性制造系统和柔性制造生产线。 23.超精密机床导轨的主要形式有：立式，滚珠丝杠式和 R-θ式 24.制造业的生产方式沿着“手动→机械化→ 单机自动化→ 刚性流水自动化→ 柔性自动化→ 智能自动化”的方向发展。 25.与传统制造技术比较，先进制造技术具有的特征是：集成化，柔性化，网络化，虚拟化和智能化。 26.从时间维的角度划分，产品设计的四个阶段分别为：产品规划，方案设计，技术设计，施工设计。 27.优化设计的三要素是：目标函数，设计变量，约束条件。

陶瓷分散剂原理

一、澳达陶瓷分散剂的重要性： 随着陶瓷工业的发展，用在陶瓷生产中的化学添加剂的种类越来越多，应用范围越来越广，从粉体制备，浆料、可塑坯料的制备，到成形、干燥、烧成、后处理、冷加工等各道工序都能见到它的存在和作用，它的加入量很少，作用却很大。用在陶瓷工业中的化学添加剂统称为陶瓷添加剂，它的组成是无机或有机物质及二者的复合物、衍生物。化学添加剂在陶瓷工业中的应用，标志了陶瓷工业与化学工业特别是与精细化学工业的联系和合作，其中各种新型陶瓷添加剂包括纳米材料是现代化学工业中最新技术的产物，其优异的使用性能有力地促进了陶瓷工业向高质量、高效率的方向发展，成为陶瓷生产中不可缺少的一种关键原料。陶瓷添加剂的应用和对各种新型添加剂的开发已成为陶瓷工业发展中的一个重要影响因素。 二、陶瓷分散剂生产原理： 在陶瓷工业生产过程中,为提高陶瓷产品质量和生产效率,常在泥浆中加入分散剂以改善泥浆的性能。高分子分散剂性能优异受到人们的重视,它主要利用空间位阻效应和静电效应对泥浆起到了分散作用。根据高分子分散剂作用机理及结构设计原理,以羟乙基纤维素,阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵和阴离子单体丙烯酸作为接枝共聚单体,合成出了两性离子型、阳离子型和阴离子型三种高分子接枝分散剂 三、适用范围： 陶瓷分散剂广泛应用于各类高档陶瓷，绝缘陶瓷，卫浴陶瓷等 四、性能特点： 陶瓷分散剂用于陶瓷原料磨粉和打浆中添加，可以增加陶瓷胚体密度、强度和亮度。 五、用法及用量： 陶瓷分散剂建议加入量为0.1-0.5%,具体情况可根据贵司产品体系酌情调兑。 六、注意事项： 本品所述技术性能及应用方法仅供专业人士参考，而并非对使用效果之承诺，凡新使用产品及改变工艺，须先做严格的可行性测试，以求最佳使用效果。

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。

陶瓷添加剂的正确使用

陶瓷添加剂的正确使用公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

影响稀释剂解胶性能的常见因素分析 ?随着现代技术的发展，人们对的性能提出了更高的要求，稀释剂是建筑卫生中常用的一种添加剂，因其加入量少，而又起到优良的作用，被称为工业中的“味精”，稀释剂在生产中正起着越来越重要的作用。稀释剂又称减水剂、解胶剂、解凝剂，其作用主要是用来提高建筑卫生坯、釉料浆的流动性，使其浆料水份最少，流动性能更好，不絮凝沉淀，便于操作。同时，合理选用稀释剂也可为陶企节约能耗，降低生产成本。对于喷雾干燥料而言，由于含水量降低，可使干燥能耗降低，同时增加粉料的产出量；对于釉浆而言，则可防止絮凝，在保证生产工艺要求下，使水份减少，这对要求釉浆比重大，含固量高的某些产品显得尤为重要。有些厂家使用助磨稀释剂，在相同的工艺要求下，可减少球磨时间，节约电耗。但有些厂家在使用稀释剂的过程中，由于使用方法不当，或者其它方面因素的影响，导致影响了稀释剂的使用效果。本人结合在多个国家厂的技术服务经验，浅析一下有哪些因素影响了稀释剂的解胶性能和使用效果。总体而言，大致有以下几个方面：? ? 一、稀释剂加入量的影响 在稀释剂的使用过程中,很多企业认为稀释剂的加入量越多,泥浆的稀释效果就会越好,其实不一定。针对不同的坯料，其使用的稀释剂都会有一个用量范围。当稀释剂的加入量最少或最多时,泥浆的流动性并不一定好，只有通过实验确认其最佳的范围时，泥浆的流动性才会更好，而且更经济。 ? ? 二、球磨细度的影响 在生产中，不同的产品其球磨细度的工艺要求是不同的。在稀释剂的实验过程中，一定要注意不同的细度会影响稀释剂的使用效果。那怕是使用同一种稀释剂，不同细度其稀释效果也是有差别的。所以，必须严格按照大生产的细度要求来进行实验工作。 ? ? 三、粘土的矿物结构与成分的影响 在原料中，不同的粘土其矿物结构、组分、性质是大不相同的。例如，高岭石类和蒙脱石类粘土，由于其矿物结构和组成成分的特点,一般使用常规稀释剂效果不是很明显。而伊利石类的粘土，由于它本身矿物结构所致,相对而言它的稀释效果会好一些。在实际的使用过程中,很多企业认为同一种稀释剂可以在不同产品坯料里使用。其实不然,我们是针对不同坯料并结合坯料的相关结构，给客户调整出最佳型号的稀释剂和加入量，使其使用效果和成本达到最佳。 ? ? 四、原科固相颗粒形状与大小的影响 在一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细，颗粒间平均距离就会越小,其吸引力会增大,位移时所需克服的阻力会增大,流动性就会减少。此外，由于水有偶极性，而且胶体粒子带有电荷，使每个颗粒周围会形成水化膜，导致固相颗粒呈现的体积比真实体积大得多，因而阻碍

矿化剂对莫来石陶瓷影响的研究

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f62044580.html, 矿化剂对莫来石陶瓷影响的研究 作者：方仁德杨华亮廖有为林飞 来源：《佛山陶瓷》2016年第02期 摘要：本文以粘土、氧化铝粉及硅酸锆等原料为基础配方，外加一定量的矿化剂设计四 组配方，并将其分别在1546 ℃、1558 ℃、1575 ℃、1597 ℃、1611 ℃、1633 ℃下烧制，检测其烧成情况。在1575 ℃下烧结，试样的吸水率及孔隙率较高，体积密度不低，因而选用 1575 ℃为参考烧成温度。在该温度下，随着配方中的矿化剂含量的增大，试样中的第三相也 逐渐升高，第三相的含量为矿化剂含量的两倍；试样的SEM照片显示，随着矿化剂含量的升高，莫来石及第三相晶体发育的愈大，试样的强度也逐步提高，3#配方的强度最高，而4#配 方的强度保持率最高。 关键词：莫来石；第三相；合成温度；矿化剂 1 引言 莫来石-刚玉质复相陶瓷因同时具有莫来石相熔点高、热膨胀系数低、抗蠕变、抗热震和刚玉相弹性高、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等特点，使得其性能优越于纯刚玉陶瓷和纯莫来石陶瓷，再者由于莫来石与刚玉相热膨胀系数不同，复相陶瓷内部存在热膨胀失配，可形成裂纹。在热应力的作用下，这些裂纹可吸收弹性应变能，使驱动主裂纹扩展的能量降低，提高复相陶瓷的断裂表面能，从而提高抗热震性。 为了拓宽刚玉莫来石陶瓷的应用范围，加入一定量的矿化剂以降低材料的膨胀系数是一种常用的方法。 本文旨在通过外加矿化剂调节复相陶瓷的合成温度和配方，制备出结构和性能均最佳的陶瓷。 2 试验内容 2.1 刚玉莫来石陶瓷的制备 根据原料及组成点的化学组成进行配方计算，按照下列工艺过程制备试样。 原料→配料→湿法球磨→干燥、造粒→成型→干燥→烧成 其中，细磨料全部过200目筛，加入一定量的PVA作粘结剂，采用半干压法压制成型，成型压力为30 MPa，试样尺寸为： 50 mm×10 mm。坯体干燥后，将各试样在硅钼棒炉中分别于1546 ℃、1558 ℃、1575 ℃、1597 ℃、1611 ℃、1633 ℃保温3 h 烧成，停止加热后随炉温自然冷却。