阅读说明：本技术 一种磨具用低温陶瓷金属复合结合剂及其制备方法 (A kind of grinding tool low-temp ceramics metal composite bonding agent and preparation method thereof ) 是由 侯永改 宋英桃 李文凤 苏凯 侯超 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于磨具用结合剂的制备领域,涉及一种磨具用低温陶瓷金属结合剂及应用。本发明采用化学镀法将金属引入到陶瓷结合剂中,改善陶瓷结合剂脆性大、强度低、导热性差的缺点。制备的复合结合剂与传统的机械混合方法相比,陶瓷与金属的均匀性和结合力更好,有效改善了陶瓷与金属相容性差的状况。本发明制备的复合结合剂与陶瓷结合剂相比,抗弯强度和抗冲击强度得到显著的提高,既具有陶瓷的锋利性,又避免了陶瓷结合剂在深加工过程中的开裂状况。(The invention belongs to the preparation field of grinding tool bonding agent, it is related to a kind of grinding tool low-temp ceramics metallic bond and application.Metal is introduced into vitrified bond by the present invention using electroless plating method, improves the shortcomings that vitrified bond brittleness is big, intensity is low, poor thermal conductivity.For the combined binder of preparation compared with traditional mechanical mix techniques, ceramics are more preferable with the uniformity and binding force of metal, effectively improve the situation of ceramics with metal phase capacitive difference.Compared with vitrified bond, bending strength and impact strength are significantly improved combined binder prepared by the present invention, both have the sharpness of ceramics, in turn avoid cracking situation of the vitrified bond in deep-processing process.)

一种磨具用低温陶瓷金属复合结合剂及其制备方法

技术领域

本发明属于磨具用结合剂的制备领域，涉及一种化学镀法获得陶瓷金属复合结合剂的制备方法。

背景技术

以金刚石为磨料的陶瓷结合剂磨具拥有磨削效率高、磨削精度高、自锐性好等优异性能，在硬质合金、刀具、汽车等领域被广泛使用。然而，由于陶瓷结合剂在弯曲强度、断裂韧性、导热性等方面的不足，制约了其在高速及高精密磨削领域的应用。一种兼具陶瓷结合剂和金属结合剂双重优点的陶瓷金属结合剂应运而生。陶瓷金属复合结合剂磨具刚性好，不易变形，工件精度高；磨具疏松多孔，易排屑，不容易发生堵塞和工件的烧伤破坏；自锐性好，容易修整且时间间隔长，加工效率高；耐热性好不易脆性开裂，可用于深切削领域。鉴于陶瓷金属复合结合剂磨具的上述优点，其在磨削加工中将起到重要的作用。

目前在磨具领域常用的制备方法是将金属或金属合金通过机械混合的方法加入到陶瓷结合剂中，从而获得陶瓷金属复合结合剂，这种陶瓷金属结合剂的复合方法由于陶瓷与金属界面的物理、化学相容性比较差，造成复合效果并不是太理想。

化学镀覆低温陶瓷结合剂获得的陶瓷金属复合结合剂，有效改善陶瓷与金属界面润湿性，改善陶瓷与金属结合状态，这种结合剂具有较高的材料强度和韧性等，呈现出很多的亮点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学镀法制备陶瓷金属结合剂的方法，通过制备工艺上改进陶瓷金属结合剂中陶瓷与金属的润湿性和结合强度，促进陶瓷磨料磨具和金属磨料磨具行业互补发展。

本发明的技术方案是：采用化学镀法将低温陶瓷结合剂粉体镀覆镍磷合金，从而获得陶瓷金属复合结合剂，其组成为（体积分数）：镍磷合金5%~12%，低温陶瓷结合剂粉料88%~95%。所述的制备方法按以下步骤实施：

S1：将低温陶瓷结合剂的原料称量混合后，制备低温陶瓷结合剂粉料；

S2：将陶瓷结合剂粉料进行前处理、镀覆和干燥，并球磨过筛；

S3： 将镀覆后的陶瓷结合剂投入模具烧结，烧成后脱模取出。

优选地，所述的低温陶瓷结合剂的原材料为：二氧化硅（SiO₂）40~50%、氧化铝（Al₂O₃）6~10%、碳酸钠（Na₂CO₃）3~10%、碳酸锂（Li₂CO₃）3~6%、氧化锆（ZrO₂）1~5%、粘土（Hydrotalcite）6~15%、硼酸（H₃BO₃）10~25%。

优选地，S1的具体步骤如下：

S11：将原料按照组成比例准确称量、经球磨混合均匀；

S12：将混合好的原料在1400℃下熔融、水淬；

S13：将制备的低温陶瓷结合剂原料干燥、球磨、并过220#的筛，制成粉料备用。

更优选地，S2的具体步骤如下：

按比例称取硫酸镍（NiSO₄）20~30g/L、次磷酸钠（NaH₂PO₂）15~25g/L、柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O）15~25g/L、硫脲（CH₄N₂S）0.001g/L，溶剂为去离子水，混合搅拌配制镀液，调节pH值为4.8~5.2。

将所述的低温陶瓷结合剂进行粗化、敏化、活化处理后，倒入量取的镀液中进行镀覆，采用水浴保温，水浴温度为80℃，镀覆时间为1~2小时，搅拌速度120转/min。

将镀覆后的陶瓷结合剂放入真空干燥箱100℃~200℃处理1~2小时，并球磨过270目筛。

更优选地，S3的具体步骤如下：

精确称量镀覆后的陶瓷结合剂，投入石墨模具进行真空热压烧制，烧结温度为660~700℃，压力1~3Mpa，保压1~4min，最后冷却脱模，得到所述陶瓷金属结合剂。

优选地，本发明提供的陶瓷金属结合剂，在陶瓷结合剂磨具制备中的应用。

优选地，本发明提供的陶瓷金属结合剂，在金属结合剂磨具制备中的应用。

本发明采用化学镀法制备的陶瓷金属复合结合剂，结构均匀，极大改善陶瓷与金属的润湿状况，有效提高陶瓷结合剂的韧性。且陶瓷金属复结合剂既具有陶瓷结合剂的体系结构，又具有金属与陶瓷融合一体的结合剂性能，其各项性能都得到改善，促进磨具用结合剂的发展。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述：

实施例1

其技术方案为：低温陶瓷结合剂粉料92%（体积百分比），镍磷合金8%。

低温陶瓷结合剂原料为：二氧化硅（SiO₂）48%、氧化铝（Al₂O₃）6%、碳酸钠（Na₂CO₃）6%、碳酸锂（Li₂CO₃）5%、氧化锆（ZrO₂）2%、粘土（Hydrotalcite）8%、硼酸（H₃BO₃）25%。

化学镀液原料为：硫酸镍（NiSO₄）30g/L、次磷酸钠（NaH₂PO₂）25g/L、柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O）25g/L、硫脲（CH₄N₂S）0.001g/L。

烧结温度680℃，压力2MPa，保压3min，制备出的低温陶瓷金属结合剂抗折强度120~140MPa，抗冲击强度2~3kJ/m²，硬度120~122HRB。

实施例2

其技术方案为：低温陶瓷结合剂粉料92%（体积百分比），镍磷合金8%。

低温陶瓷结合剂原料为：二氧化硅（SiO₂）48%、氧化铝（Al₂O₃）6%、碳酸钠（Na₂CO₃）6%、碳酸锂（Li₂CO₃）5%、氧化锆（ZrO₂）2%、粘土（Hydrotalcite）8%、硼酸（H₃BO₃）25%。

化学镀液原料为：硫酸镍（NiSO₄）30g/L、次磷酸钠（NaH₂PO₂）25g/L、柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O）25g/L、硫脲（CH₄N₂S）0.001g/L。

烧结温度680℃，压力2MPa，保压3min，制备出的低温陶瓷金属结合剂抗折强度140~160MPa，抗冲击强度2.5~4kJ/m²，硬度123~125HRB。