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陶瓷结合剂金刚石磨具具有不易变形、研磨精度高、气孔率好、易排屑、磨削效率高、耐酸碱腐蚀、耐高温、适应环境能力强、易于修整、化学稳定性高和原料成本低等众多优点被认为是一种较为理想的高性能和高精度磨削加工磨具[1-2]，是近年来磨具材料领域科研人员研究的热点[3]。
陶瓷结合剂金刚石磨具是以陶瓷基质固结金刚石磨料制成，陶瓷结合剂性能的好坏直接关系到磨具的加工性能，因此对陶瓷结合剂烧成温度、热膨胀性、润湿包覆性及抗折强度具有较为严格的要求，力求能够实现较低的烧成温度，与磨料相近的热膨胀系数，对磨料具有良好的润湿包覆性，以及较强的抗折强度。
已有的陶瓷体系不能同时满足这些性能要求，因此研究者们着重研究在现有的陶瓷体系中通过添加某些外加剂来改善陶瓷结合剂的性能，使其满足金刚石磨具的使用性能需求。
Zhang等[4]通过采用X射线光电子能谱、EDS能谱、紫外-可见光能谱研究了添加B2O3对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构的影响，结果表明，B2O3的加入降低了陶瓷结合剂的烧结温度，提高了陶瓷结合剂的热稳定性；Zhao等[5]研究了Na2O的添加对Na2O-SiO2-Al2O3-B2O3系陶瓷结合剂性能的影响，发现当Na2O含量为9.31%，烧结温度为630℃时，陶瓷结合剂金刚石砂轮抗折强度达到53.5MPa并且较高的Na2O含量可抑制晶体的析出；Li等[6]通过在基础陶瓷结合剂中添加金属铝粉和纳米Al2O3粉改善其性能，发现金属铝粉的添加升高了陶瓷结合剂的耐火度，纳米Al2O3粉添加降低了陶瓷结合剂的耐火度，当二者复掺时陶瓷结合剂CBN复合材料的最高抗折强度为97.4MPa；Chen等[7]以多晶莫来石纤维改性R2O+RO-B2O3-SiO2-Al2O3陶瓷结合剂，发现掺杂6.4wt%多晶莫来石纤维后，结合剂的热膨胀率与磨料的很相近，同时结合剂强度也提高了21.2%；Liu等[8]研究了以ZrO2改性K2O-B2O3-SiO2-Al2O3体系的机理，发现当ZrO2的含量为3mol%时，陶瓷结合剂抗折强度可达到128MPa，同时其与金刚石的润湿角低至37.6°；Chen[9]等研究了碱金属氧化物Na2O对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响，发现当n(Na2O)/n(SiO2)=0.1时，磨具试样的强度(57.7MPa)和硬度(117HRB)达到最大值。
氧化铝陶瓷低温烧结助剂研究概述氧化铝陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、抗高温性等特点，在工业生产和科研领域有着广泛的应用。
然而，氧化铝陶瓷的低温烧结难度较大，需要添加一定的助剂才能够实现良好的烧结效果。
本文将对氧化铝陶瓷低温烧结助剂的研究进展进行概述。
1. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的分类氧化铝陶瓷低温烧结助剂主要分为有机助剂和无机助剂两类。
有机助剂包括聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯酮（PVP）等；无机助剂包括碳酸钙、硼酸、氧化钙、氢氧化钠等。
2. 有机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用有机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到增强材料粘结力、促进颗粒成核、调节材料微观结构等作用。
其中，PVA 是一种常用的有机助剂，可以有效地提高氧化铝陶瓷的烧结密度和力学性能。
PAA则可以在低温下促进氧化铝颗粒的成核和晶粒生长，提高材料的致密性和硬度。
PVP则可以增加氧化铝陶瓷的塑性变形能力，降低其断裂韧性。
3. 无机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用无机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到促进颗粒成核、调节晶体生长速率、防止晶体生长过快等作用。
其中，碳酸钙可以促进氧化铝陶瓷颗粒的成核和晶粒生长，提高材料的致密性和硬度；硼酸则可以防止氧化铝陶瓷晶体生长过快而导致材料开裂；氢氧化钠则可以调节氧化铝陶瓷晶体生长速率，提高材料的致密性和强度。
4. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的优化为了进一步提高氧化铝陶瓷低温烧结助剂的效果，需要对其进行优化。
目前，主要采用的方法包括改变助剂添加量、改变助剂种类、采用复合助剂等。
其中，复合助剂是一种较为有效的优化方法，可以充分发挥不同助剂的作用，提高氧化铝陶瓷的致密性和力学性能。
综上所述，氧化铝陶瓷低温烧结助剂是实现氧化铝陶瓷低温烧结的关键因素之一，其种类和添加量对于材料的致密性和力学性能具有重要影响。
未来，我们还需要进一步深入研究不同助剂的作用机制，以及如何优化氧化铝陶瓷低温烧结助剂的配方，为其在工业生产和科学研究中的应用提供更为可靠的技术支持。
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。
金刚石磨具用陶瓷结合剂及成型技术的研究金刚石是自然界最硬的材料，同时具有很高的强度和耐磨性，因而被制成磨削工具，用于加工其它难加工的材料，如硬质合金、金刚石复合片、陶瓷材料等。
由于金刚石高温下稳定性差，容易被氧化，使金刚石晶体受到破坏，导致磨具的磨削性能大幅度降低，因此，研制新型金刚石磨具就成为磨削应用领域的一个研究重点。
目前，金刚石磨具常用的结合剂种类有树脂、金属和陶瓷等。
其中，陶瓷结合剂金刚石磨具具有其他种类磨具无可比拟的优点，如加工效率高、形状保持性好、刚性好、加工成本低等，具有非常好的应用前景。
金刚石磨具要求陶瓷结合剂低熔点、高强度和低热膨胀系数等，以满足磨具的低温烧成，节约能源，及在低温烧结下具有一定的强度。
金刚石磨具的成型工艺在超硬材料制品行业中一直是个薄弱环节，不被人们所重视。
冷等静压成型工艺制备的坯体密度高而均匀，可以解决传统成型工艺过程中形成的组织不均匀和裂纹等结构缺陷问题，为进一步加工提供了不可估量的保证作用。
因此，寻求低熔融温度、高强度、低热膨胀系数的陶瓷结合剂和探索冷等静压成型工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响是本论文研究的目的。
论文以Al2O3-B2O3-SiO2系中加入三元碱为基础陶瓷结合剂（编号1#），在基础陶瓷结合剂中，再添加碱土金属氧化物MgO、ZnO和氟化物CaF2（编号2#），及在2#陶瓷结合剂中，再添加稀土氧化物CeO2（编号3#），研究添加剂对金刚石磨具用陶瓷结合剂性能和结构的影响。
采用上述某种陶瓷结合剂，研究了冷等静压成型工艺、配方和烧结工艺对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响，综合分析后，优选出性能较好的陶瓷结合剂金刚石磨具配方和烧结工艺，在单向冷压、双向冷压和冷等静压三种不同成型工艺下制备成规格为D45W5砂轮，进行模拟磨削试验，系统地分析了成型工艺因素对砂轮磨削性能的影响。
研究结果表明：（1）增大陶瓷结合剂的碱土金属用量，可以明显提高陶瓷结合剂的力学性能，显著降低陶瓷结合剂的熔融温度，且陶瓷结合剂的热膨胀系数从6.61×10-6/℃降到5.37×10-6/℃。
低温陶瓷结合剂低温陶瓷结合剂是一种广泛应用于陶瓷工艺制品制造的材料。
它具有多种优点，不仅能够提高陶瓷制品的结合性能，还能够降低制造过程中的能耗和环境污染。
下面将从不同方面对低温陶瓷结合剂进行介绍，并提供一些指导意义的建议。
首先，低温陶瓷结合剂具有出色的结合性能。
由于其特殊的化学成分和物理性质，该结合剂能够有效地将陶瓷颗粒连接在一起，形成强大的结合力。
这使得陶瓷制品具有很高的强度和耐久性，能够经受住长时间的使用和外部环境的冲击。
其次，低温陶瓷结合剂能够降低制造过程中的能耗。
相比于传统的高温烧结工艺，低温陶瓷结合剂无需经历高温烧结，能够在相对较低的温度下完成结合过程。
这不仅减少了能源消耗，还缩短了制造周期，提高了生产效率。
同时，低温结合剂还能够降低烧结过程中产生的废气和废水排放，减少对环境的污染。
另外，低温陶瓷结合剂还具有一定的可调性。
通过调节结合剂的成分和配比，可以控制结合剂的粘度和流动性，从而实现对陶瓷制品的形状和尺寸的精确控制。
这使得陶瓷制造过程更加灵活多样化，满足了不同产品的需求。
然而，在使用低温陶瓷结合剂时，仍需注意一些问题。
首先，结合剂的精确控制至关重要。
应根据具体的制造要求和工艺参数，选择合适的结合剂和配比，以确保结合剂性能和制品质量的稳定性。
其次，结合剂的安全性也需要重视。
应选择绿色环保的结合剂，并遵循正确的使用和处理方法，减少对人体和环境的危害。
总之，低温陶瓷结合剂在陶瓷工艺制品制造领域具有广阔的应用前景。
它的出色结合性能、低能耗和环保特性，为制造业带来了巨大的好处。
因此，在实际应用中，我们应注重结合剂的选择和控制，以确保制品质量和生产效率的提高。
同时，也要注意结合剂的安全性，保护好自己和环境的健康。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910124834.6(22)申请日 2019.02.20(71)申请人 常州兆威不锈钢有限公司地址 213000 江苏省常州市天宁区万都金属城西13幢33号(72)发明人 方晓俊 (51)Int.Cl.B24D 3/14(2006.01)B24D 3/18(2006.01)B24D 3/34(2006.01)B24D 18/00(2006.01)(54)发明名称一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法(57)摘要本发明涉及一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。
本发明制备的陶瓷结合剂能实现金刚石砂轮的低温烧成；陶瓷结合剂有与金刚石磨料的热膨胀性能，能避免或者降低砂轮工作时金刚石磨粒与陶瓷结合剂之间产生热应力，提高结合剂对金刚石磨粒的粘结把持能力；陶瓷结合剂有较高的韧性，适当的韧性能够保障金刚石磨料微刃的切削作用，提高砂轮磨削时的抗冲击力，保证砂轮的形状稳定性；陶瓷结合剂对金刚石磨料具有良好的润湿包覆性能，利于提高两者间的结合强度和砂轮的整体强度；本发明加入氧化镧稀土金属氧化物或其他副族金属氧化物可以有效地优化玻璃网络结构，提高陶瓷结合剂的强度和硬度等性能，增强金刚石磨具的磨削性能。
权利要求书1页 说明书5页CN 109773673 A 2019.05.21C N 109773673A权 利 要 求 书1/1页CN 109773673 A1.一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取金刚石粉末、陶瓷结合剂、核桃壳、钢玉砂，将金刚石粉末、陶瓷结合剂、核桃壳、钢玉砂进行混合处理，即得基体；（2）将基体置于室温下压制成型，即得坯体，将坯体置于烘箱中干燥处理，即得干燥坯体，将干燥坯体置于马弗炉中进行烧结处理，冷却至室温，即得陶瓷结合剂金刚石砂轮。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的陶瓷结合剂的制备步骤为：（1）取硅酸盐玻璃粉、沥青、碳化硅、铜粉、氧化镧、氧化锌、水玻璃；将硅酸盐玻璃粉、沥青、碳化硅、铜粉、氧化镧、氧化锌、水玻璃进行混合，即得共混物；（2）将共混物置于球磨机中进行球磨处理，即得混料，将混料置于高温熔块炉中熔融处理，即得熔料；（3）将熔料倒入去离子水中冷淬，过滤得滤渣，将滤渣置于60～80℃的烘箱中干燥至恒重，即得前驱体，将前驱体进行球磨过筛处理，即得陶瓷结合剂。
专利名称：一种低温陶瓷结合剂及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：不公告发明人
申请号：CN201611059809.7
申请日：20161129
公开号：CN108115580A
公开日：
20180605
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种低温陶瓷结合剂及其制备方法，该陶瓷结合剂由下列重量分数的物质组成：SiO36~45份，BO 23~33份，FeO 30~40份，CaO 2~8份，LiCO 7~10份，KNO3~5
份，NaO 6~9份。
将所有原料在球磨机中充分混合，在加入水，球磨10~15h，然后静置3~4h，将水倒出，在90~105℃条件下烘干，再球磨、过筛制备得到陶瓷结合剂。
本发明所制备的陶瓷结合剂具有耐火度低、强度高的特点。
申请人：房世俊
地址：224222 江苏省盐城市东台市三仓镇新农村五组78号
国籍：CN
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