本发明涉及一种陶瓷结合剂粉末材料，特别是用于磨削类细颗粒金刚石工具或氮化硼工具的陶瓷结合剂金刚石或cbn工具胎体粉，属新材料
技术领域：
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背景技术：
：随着行业竞争加剧，石材、工程建筑行业对降低成本、提高效率的要求日益强烈，国内外市场对高性能金刚石工具的需求迅速上升。制造金刚石工具的方法是先将金刚石与金属粉末混合，然后将此混合物冷压成形，再加压或不加压烧结成紧密的固结块。其中，金属粉末作为刀具胎体粘结剂把持金刚石，其原料成分及粒度等因素会对金刚石刀具性能产生重要影响。随着劳动力成本的上升和加工设备自动化程度的提高，精密加工行业对于金刚石/cbn工具的锋利度要求越来越高，迫使金刚石/cbn工具生产企业不得不提高制品的磨削效率削，磨削效率的提高势必造成磨削表面温度的提高，树脂结合剂金刚石/cbn工具的长期有效使用温度是350℃，金属结合剂的金刚石/cbn工具的长期有效使用温度是600℃，这已经不能满足高速加工的要求。作为磨削和研磨用陶瓷结合剂cbn砂轮，由于具有刚性好，锐利程度良好，耐磨和易修整等优点，因为不与铁，铝等金属反应，因此在金属材料加工领域，诸如各种钢材，金属钛，铝及其各种合金等金属类材料的成型磨削，精加工和表面抛光等方面受到了广泛应用，但由于cbn磨料的化学性质为惰性，因此陶瓷结合剂对其表面的润湿性较低，通常陶瓷结合剂与其表面的结合力主要是机械结合力，因此结合力较弱，用陶瓷结合剂与未经过处理的cbn磨粒制备的砂轮其抗弯强度较低，磨削速率较大的时候容易在砂轮中心产生较大的回转应力而造成砂轮断裂，无法满足cbn磨具高速磨削要求，很大程度上限制了cbn磨料的使用；因此提高陶瓷结合剂和cbn磨粒表面的结合力是提高砂轮抗弯强度和磨削速率的关键所在，也是当前国内外广泛研究的方向。技术实现要素：本发明的目的在于为了解决树脂结合剂和金属结合剂金刚石/cbn工具，在高速磨削条件下的锋利度提高和寿命的问题，采用具有较高的硬度、耐高温性能优良和较好韧性的陶瓷结合剂金刚石或cbn工具胎体粉。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种陶瓷结合剂金刚石或cbn工具胎体粉，所述胎体粉以重量分数计算各原料组分分别为：石英砂30-50％、硼砂10-19.5％、钾长石10-24.5％、钠长石10-20％、锂长石10-19％、氮化锆0.2-0.5％与氮化钒0.2-0.5％。在本技术方案中，通过实验测试，设计出通用于150目～3000目金刚石/cbn的工具制造的“预制陶瓷胎体粉末”，各金刚石工具生产企业只要往里面加入金刚石/cbn就可以了，由于这种预制陶瓷胎体粉末是专业化批量生产，节省了人工，缩短了工具的生产周期，优化了环境，提高了生产效率，稳定了产品的品质，其工具表现为较高的磨削效率。作为优选，所述石英砂的粒度为-60目。作为优选，所述硼砂的粒度为-320目。作为优选，所述钾长石的粒度为-120目。作为优选，所述钠长石粉粒度为-120目。作为优选，所述锂长石的粒度为-120目。作为优选，所述氮化锆的粒度为20-30nm。在本技术方案中，氮化锆的抗氧化和抗腐蚀性能优异，加入其中可以提高胎体粉的抗氧化性能。作为优选，所述氮化钒的粒度为0.5-3.5微米。在本技术方案中，可以强化和细化晶粒，减少胎体粉的性能波动，在胎体粉中增加氮化钒可以使原来固溶状态的钒转变成析出状态的钒，充分的细化晶粒，增强韧性，与氮化锆联用可以使得其形成协同作用，提高机械性能。作为优选，胎体粉的制备方法为：以1000kg为一个单位，根据各组分相应的质量，倒入搅式拌混合机，再加入适量的混合剂，加热至1100℃下进行高温熔炼制得熔块，再进行二次球磨破碎，得到陶瓷结合剂金刚石或cbn工具的通用胎体粉。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：第一，本发明胎体粉以石英砂为基础成分，同时按配比添加钾、钠、锂长石，这种混合熔炼的方法，大幅度降低了熔炼制粉的温度，最大限度地提高了生产效率，大幅度节省能源，烧结后胎体强度和韧性增加，提高了机械性能；第二，本发明胎体粉组成中加入氮化锆与氮化钒，在烧结过程中还原金属表面氧化物，改善了合金对金刚石或cbn表面的亲和性，增加了合金胎体对金刚石或cbn的把持力，同时提高了抗氧化性能与抗腐蚀性能；第三，显著提高了烧结金属胎体的均匀性和稳定性，大幅度缩减粉末的混和时间，显著提高了后续的工具生产效率，大幅度节省了工具生产的能耗，提高了工具品质的稳定性。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。石英砂的粒度为-60目。硼砂的粒度为-320目。钾长石的粒度为-120目。钠长石粉粒度为-120目。锂长石的粒度为-120目。氮化锆的粒度为20-30nm。氮化钒的粒度为0.5-3.5微米。氮化锆可以是未经改性的；也可以是经过稀土元素掺杂改性后的氮化锆颗粒，改性方法为：a)将45重量份的氮化锆、15重量份的高铝矾土微粉、3重量份的硝酸镨与5重量份的硝酸钇混合经湿法球磨后在220℃条件下烘干80min，得到前驱粉体；b)将a)得到的前驱粉体置于750-770℃条件下焙烧30-60min，空气冷却得到掺杂粉体；c)将b)得到的掺杂粉体经蒸馏水浸泡3-5min后用滤纸将粉体滤出，将粉体置于180℃条件下烘干30min，粉碎研磨至20-30nm后得到改性的氮化锆。实施例陶瓷结合剂金刚石或cbn工具胎体粉的制备方法为：以1000kg为一个单位，根据各组分相应的质量，倒入搅式拌混合机，再加入混合剂液体石蜡，加热至1100℃下进行高温熔炼制得熔块，再进行二次球磨破碎，得到陶瓷结合剂金刚石/cbn工具的通用胎体粉。具体配比见表1。表1、具体配比石英砂硼砂钾长石钠长石锂长石氮化锆氮化钒实施例1/％301024.520150.30.2实施例2/％35151515190.50.5实施例3/％5019.51010100.20.3其中，实施例1与实施例2的氮化锆未经改性，实施例3的氮化锆是改性的氮化锆。将本发明实施例1制备的胎体粉和金刚石(粒度325/400)，按10:3，10:2.7，10:2.4，10:2.1，10:1.8，10:1.5的比例，置于尺寸为50mm×10mm×10mm的金属模具中，压力为20mpa，在830℃温度下烧结5分钟，1.测定烧结块的相对密度，结果见表2。表2、烧结粉末的相对密度上述结果表明各胎体粉可在830℃的烧结温度下获得稳定的烧结密度。2.相对磨耗比测定：将制备的胎体粉和金刚石(粒度200/230)，按10:3，10:2.7，10:2.4，10:2.1，10:1.8，10:1.5的比例，置于尺寸为50mm×10mm×10mm的金属模具中，压力为20mpa，在830℃温度下烧结5分钟，测定烧结块的相对磨耗比，结果见表3。表3烧结粉末的相对磨耗比由表2可见，工具的耐磨性和金刚石的含量呈正变关系。3.抗弯强度测定：将本发明实施例1制备的树脂结合剂金刚石工具烧结块，置于相隔30mm的两个支座上，在其中间施力，直至试样断裂，结果见于表4。表4烧结制品的相对抗弯强度由表4可见，工具的抗弯强度和金刚石的含量呈反变关系。当前第1页12