隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，難加工材料層出不窮，對(duì)屬于耗材類(lèi)的陶瓷結(jié)合劑金剛石工具性能要求越來(lái)越高，不僅要求保持高鋒利度和加工效率，還要持續(xù)提升砂輪壽命，提升砂輪性?xún)r(jià)比，以滿(mǎn)足產(chǎn)品加工需求。

       為提升砂輪綜合性能，研究者們圍繞“砂輪三要素”開(kāi)展了很多研究，從結(jié)合劑成分、改性、金剛石表面處理以及調(diào)控組織氣孔等方面來(lái)開(kāi)展試驗(yàn)，探究其對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪性能的影響，但除了以上幾點(diǎn)外，還有一個(gè)技術(shù)指標(biāo)—結(jié)合劑粒度的影響也是至關(guān)重要的。

        結(jié)合劑粒度 
       在設(shè)計(jì)砂輪時(shí)，一般要求結(jié)合劑粒徑要細(xì)于金剛石，以便于結(jié)合劑均勻分布在金剛石周邊。結(jié)合劑粒徑變細(xì)，則燒結(jié)溫度適當(dāng)降低，對(duì)金剛石的熱損傷同步降低。結(jié)合劑粒徑是細(xì)顆粒金剛石砂輪一個(gè)重要的指標(biāo)，同樣地，對(duì)于粗顆粒金剛石工具，結(jié)合劑粒度調(diào)細(xì)理論上也可以提升金剛石工具的綜合性能。本文以陶瓷結(jié)合劑粒度為出發(fā)點(diǎn)，在相同的胎體配比和制造工藝下，研究陶瓷結(jié)合劑粒徑尺寸對(duì)粗顆粒金剛石砂輪性能的影響。

       陶瓷結(jié)合劑的熱分析

       陶瓷結(jié)合劑粒度不同，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)體的燒成溫度變化。圖1可以看出，在升溫過(guò)程中，陶瓷結(jié)合劑整體處于吸熱狀態(tài)，分別在400℃和700℃附近有兩處放熱峰，說(shuō)明陶瓷結(jié)合劑中的物相出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)調(diào)整。陶瓷結(jié)合劑是非晶態(tài)的玻璃相物質(zhì)，在熱力學(xué)上晶體比非晶態(tài)更穩(wěn)定，因此，升溫過(guò)程可能有少量析晶，導(dǎo)致能量的釋放，在DSC曲線上就表現(xiàn)為向下的放熱峰。粉末粒度越細(xì)，其分散度越大，顆粒表面活性和比表面積大，結(jié)合劑的反應(yīng)能力會(huì)增強(qiáng)，燒結(jié)需要的能量降低，因此燒成溫度會(huì)降低，燒結(jié)溫度范圍也會(huì)相應(yīng)減小。反之亦然。從分子結(jié)構(gòu)角度來(lái)講，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指分子鏈段由凍結(jié)到解凍的轉(zhuǎn)變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)溫度；對(duì)于玻璃結(jié)合劑來(lái)講，玻璃轉(zhuǎn)變溫度表明結(jié)合劑由硬脆的玻璃態(tài)逐步開(kāi)始形成熔融態(tài)。在利用陶瓷結(jié)合劑制作砂輪的過(guò)程中，結(jié)合劑對(duì)金剛石的包裹是依靠結(jié)合劑的熔融流動(dòng)以及向金剛石的鋪展形成“結(jié)合劑橋”，從而保證砂輪的自銳性，因此一般陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)溫度要高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。從DSC曲線可以看出，溫度處于630℃~730℃范圍內(nèi)均可滿(mǎn)足陶瓷結(jié)合劑的燒制要求。

陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)工藝據(jù)熱分析結(jié)果，在胎體軟化溫度范圍尋找合適的燒結(jié)溫度。一般地，在陶瓷結(jié)合劑中添加金剛石燒成制品的溫度要高于純陶瓷結(jié)合劑的燒結(jié)溫度，這是           由于添加金剛石后，要求陶瓷結(jié)合劑的熔融態(tài)和流動(dòng)性更好，才能對(duì)金剛石有效浸潤(rùn)和包裹，但是溫度又不能太高，否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。

       陶瓷結(jié)合劑的性能

       隨著陶瓷結(jié)合劑胎體粒徑的增大，試樣抗彎強(qiáng)度降幅增大。相應(yīng)地，試樣的氣孔率與抗彎強(qiáng)度趨勢(shì)相反，當(dāng)胎體粒徑偏細(xì)時(shí)，活性較高，燒結(jié)所需能量較少，因此在較低溫度下即可完成燒結(jié)，并且由于顆粒之間界面多，燒結(jié)接觸面積較大，因此燒結(jié)體更致密，強(qiáng)度較高，氣孔率相應(yīng)較少；當(dāng)胎體粒徑變粗時(shí)，燒結(jié)所需能量較大，因此燒結(jié)溫度會(huì)提高，并且由于顆粒較粗，顆粒之間接觸面較少，更多的是顆粒之間的搭接，因此燒結(jié)體致密度下降，強(qiáng)度也隨之下降，并且隨著顆粒粒徑越大，相應(yīng)強(qiáng)度和致密度降低程度更明顯。

       金剛石砂輪用的陶瓷結(jié)合劑，往往組分少則五六種，多則十余種，按照玻璃網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)，各組分又分為網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)修飾體，網(wǎng)絡(luò)中間體，功能不同，影響各異。超硬制品行業(yè)專(zhuān)業(yè)研究陶瓷結(jié)合劑的多在高校，因?yàn)椴ＡУ膹?fù)雜性，至今連玻璃形成學(xué)說(shuō)也沒(méi)定論，加之其性能的重要性，所以研究?jī)r(jià)值還是非常大的。大家可以看到，高校里對(duì)玻璃不同體系、不同成分的研究成果林林總總，但是另一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)：普遍超硬制品生產(chǎn)企業(yè)缺乏相關(guān)的研究，多年來(lái)死守一兩種陶瓷結(jié)合劑，導(dǎo)致砂輪制品難有質(zhì)的突破。

       鄭州千磨，內(nèi)有清華大學(xué)、河南工業(yè)大學(xué)基因，是業(yè)內(nèi)少有的商品化生產(chǎn)低溫陶瓷結(jié)合劑的廠家，我們現(xiàn)已推出SG磨料用、超硬磨料用兩個(gè)系列五款低溫陶瓷結(jié)合劑，并在不斷研發(fā)、推陳出新，為行業(yè)奉獻(xiàn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、更穩(wěn)定的專(zhuān)業(yè)級(jí)產(chǎn)品。