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
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。

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。

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。

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。

陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮的标注
（实用版）
目录
1.陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮的概念与特点
2.陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮的标注方法
3.陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮在实际应用中的差异
4.选择陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮的建议
正文
陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮是两种常见的超硬磨料砂轮，分别由金刚石和立方碳化硼作为磨料制成。

它们具有高硬度、高耐磨性和高热导率等优点，广泛应用于光学冷加工、磁性材料、机械加工和空调压缩机加工等行业。

陶瓷金刚石砂轮是以金刚石为磨料，通过结合剂（如陶瓷）将金刚石固定在砂轮基体上。

金刚石具有极高的硬度，可以有效提高砂轮的耐磨性和切削性能，但其价格相对较高。

陶瓷立方碳化硼砂轮则是以立方碳化硼为磨料，同样通过结合剂将磨料固定在砂轮基体上。

立方碳化硼具有较高的硬度和热导率，且价格相对较低，因此在一些场合可以作为金刚石砂轮的替代品。

在标注陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮时，通常需要注明磨料的种类、粒径、密度、结合剂等信息。

此外，还需要根据具体应用场景选择合适的砂轮直径、厚度和孔径等参数。

在实际应用中，陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮存在一定的差异。

例如，陶瓷金刚石砂轮的硬度和耐磨性更高，适用于加工硬度较高的材料；而陶瓷立方碳化硼砂轮的热导率较高，适用于加工热量较大的材料。

因此，在选择陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮时，需要根据实际加工需求和材料性能进行综合考虑。

总之，陶瓷金刚石砂轮与陶瓷立方碳化硼砂轮都是重要的超硬磨料砂轮，具有各自的优点和适用场景。