一种砂轮用颗粒状填料的制备方法及其应用与流程

1.本发明属于砂轮制造领域，具体涉及一种应用于树脂磨具、陶瓷磨具、超硬磨具中的砂轮用颗粒状填料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.当代磨床技术的不断革新，使磨床进入了高速的时代，迫使砂轮的内在质量不断提升，朝着高速、低密度、高强度发展。
3.而传统的砂轮改进办法就是加入造孔剂，提高结合剂的用量以达到客户使用要求。常用的造孔剂有核桃壳、精萘、氧化铝空心球、硫酸铵、碳粉等。
4.常用的造孔剂存在如下缺点：
5.1.结合剂的材质导致造孔剂无法做到通用，陶瓷磨具主要采用核桃壳做造孔剂，树脂磨具采用氧化铝空心球、精萘做造孔剂，超硬磨具采用硫酸铵、碳粉等做造孔剂。
6.2.造孔剂的材质密度与磨料密度相差较大，砂轮成型过程中分布不均匀，特别是在搅刮料过程中极易上浮。例如氧化铝空心球的堆密较小，且为球形无法在刮板提升中立刻下降，导致氧化铝空心球浮在砂轮表面。
7.3.造孔剂燃烧后不安全、不环保
8.1)陶瓷磨具、陶瓷超硬磨具烧制温度为920～1300℃(不同规格产品温度不同)，而核桃壳碳化温度在350～380℃之间，高于400℃会变成co2，排放到大气中，属于温室气体，碳粉高温烧制也会变成co2，不环保；
9.2)精萘，白色结晶，熔点80℃左右，沸点217℃左右，密度1.16g/cm3,为易燃固体，有刺激性气味且属于低毒性物质，烧制过程中产生有毒气体，不安全；
10.3)硫酸铵白色结晶，熔点230～280℃，密度1.77g/cm3，对人体眼睛、黏膜和皮肤有一定的刺激性，长期使用会使土壤出现酸化板结现象，分子中还有硫、氮，高温烧制中会与空气反应演变成温室气体，不环保。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种砂轮用颗粒状填料的制备方法及其应用，其以氧化铝为原料，通用于陶瓷磨具、树脂磨具、超硬磨具，密度与磨料相差不大，易于分布，不易出现造孔剂团聚的情况，颗粒状填料在磨具烧制过程中不会消失且无废气产生，安全环保。
12.本发明是通过如下技术方案来实现的：
13.即一种砂轮用颗粒状填料的制备方法，其特征在于步骤如下：
14.1)配料：工业用氧化铝粉100份；
[0015][0016]
2)混料：将上述材料与酸类产品混合，用大型混料锅在抽真空的情况下搅拌40～60min，搅拌结束后静置10～15min，待成凝胶状态后用压力装置挤出放置在托盘中，待干燥；
[0017]
3)干燥：烘干炉120℃连续烘24h后待用；
[0018]
4)破碎：破碎机破碎成颗粒状，待用；
[0019]
5)再溶融：破碎料100份；
[0020]
工业用糊精水60～80份；
[0021]
6)再混料：糊精水将破碎料浸润，在双螺杆搅拌装置中不断搅拌，直至呈现膏体状，停止搅拌，取出待用；
[0022]
7)挤压：将混制好的膏体放置在工业用挤条机中，通过压力挤出直径为0.5～0.7mm的长条，待用；
[0023]
8)干燥：将挤好的长条，放置在托盘上，放入80℃烘干炉中24h烘干；
[0024]
9)再破碎：用破碎机将长条破碎成颗粒状；
[0025]
10)过筛得到颗粒状填料。
[0026]
氧化铝(al2o3)是一种硬度较高的化合物，与稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸均可以发生反应，氧化铝溶解。
[0027]
氧化铝与盐酸反应：al2o3+6hcl＝2alcl3+3h20；
[0028]
氧化铝与硫酸反应：al2o3+3h2so4＝al2(so4)3+3h2o；
[0029]
氧化铝与硝酸反应：al2o3+6hno3＝2al(no3)3+3h2o。
[0030]
氧化铝与不同酸反应产生的化学物不同，在搅拌过程发生反应，最终形成凝胶状态。
[0031]
本发明的盐酸浓度：36％～38％，硫酸浓度：98.3％以上，硝酸浓度：68％以上，均为现有技术市售产品。
[0032]
本发明的酸混合先加纯净水稀释后再添加工业氧化铝粉。
[0033]
本发明的工业用糊精水作为一种粘合剂，将破碎料更好的粘结起来。
[0034]
本发明的氧化铝的状态与酸反应后不在变化，第一遍干燥是去除工业氧化铝粉与酸反应后剩余可挥发的物质；第二遍干燥是去除长条状物质中的水分。第一遍破碎是将溶解好的氧化铝破碎成小块，便于后面的再溶解并加快溶解速度，提高生产效率；第二遍破碎是将挤出的长条破碎成需要的不同大小的颗粒。
[0035]
本发明制得的颗粒状填料，粒度为16#-150#，根据产品的需求添加到磨具生产制造中，添加比例在5％～10％。
[0036]
磨具使用的刚玉磨料、碳化硅磨料、金刚石磨料的密度范围为3.1～3.9g/cm3，立方氮化硼密度为2.29g/cm3，本发明的颗粒状填料的原料为氧化铝，密度范围3.5～3.9g/
cm3。在磨具成型中与磨料密度基本一致，不会出现因密度小导致填料在搅刮料中上浮的情况。且形状为颗粒状与磨料一致，更有利于在成型料中的分布。
[0037]
本发明制得的颗粒状填料在磨具磨削过程中，在磨削液的冲刷与挤压双重作用下脱落，形成气孔，便于散热与排屑。
[0038]
添加的颗粒状填料在磨具烧制过程中不会消失且无废气产生，符合环保要求。
[0039]
一种根据权利要求1所述的颗粒状填料制作的树脂砂轮，其特征在于各原料及其配比为：
[0040]
磨料100份；
[0041]
湿润剂4份；
[0042]
酚醛树脂11份；
[0043]
颗粒状填料8份。
[0044]
当本发明制得的颗粒状填料应用于树脂磨具时，采用的结合剂需具备一定的耐酸性。
[0045]
一种根据权利要求1所述的颗粒状填料制作的陶瓷结合剂砂轮，其特征在于各原料及其配比为：
[0046]
磨料100份；
[0047]
湿润剂3.5份；
[0048]
陶瓷结合剂12份；
[0049]
颗粒状填料5份。
[0050]
一种根据权利要求1所述的颗粒状填料制作的超硬砂轮，其特征在于各原料及其配比为：
[0051]
磨料100份；
[0052]
酒精3份；
[0053]
糊精2份；
[0054]
陶瓷结合剂18份；
[0055]
颗粒状填料5份；
[0056]
磨料包括20份120#立方碳化硼磨料和80份120#刚玉磨料。
[0057]
本发明的颗粒状填料，陶瓷磨具、树脂磨具、超硬磨具通用，制作砂轮时，磨料可以是现有已知的任何一种磨料，例如：刚玉磨料、碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、金刚石磨料等。
[0058]
湿润剂可以是现有已知的适用于磨具任何一种湿润剂，例如：酚醛树脂液、环氧树脂液、水玻璃、纤维素溶液等。
[0059]
陶瓷结合剂可以是现有已知的适用于磨具任何一种陶瓷结合剂，高温结合剂：例如：高岭土、长石、粘土、硼玻璃混合物等。
[0060]
本发明具有如下优点：
[0061]
1)陶瓷磨具、树脂磨具、超硬磨具通用，无需采购多种造孔剂；
[0062]
2)填料密度与磨料相差不大，易于分布，不易出现造孔剂团聚的情况；
[0063]
3)磨具烧制过程中不会产生污染气体，符合环保要求；
[0064]
4)材质硬度低，在磨削液的冲刷与挤压双重作用下脱落，形成气孔，便于散热与排
屑。
附图说明
[0065]
图1为本发明实施例1的砂轮烧制后的放大图；
[0066]
图2为本发明对比例1的砂轮烧制后的放大图；
[0067]
图3为本发明实施例2的砂轮烧制前的放大图；
[0068]
图4为本发明实施例2的砂轮烧制后的放大图；
[0069]
图5为本发明对比例2的砂轮烧制前的放大图；
[0070]
图6为本发明对比例2的砂轮烧制后的放大图。
具体实施方式
[0071]
实施例1
[0072]
本实施例颗粒状填料的制作步骤如下：
[0073]
1)配料：工业用氧化铝粉100份；
[0074][0075][0076]
2)混料：将上述材料混合，用大型混料锅在抽真空的情况下搅拌40min，搅拌结束后静置10～15min，待成凝胶状态后用压力装置挤出放置在托盘中，待干燥；
[0077]
3)干燥：烘干炉120℃左右连续烘24h后待用；
[0078]
4)破碎：破碎机破碎成颗粒状，待用；
[0079]
5)再溶融：破碎料100份；
[0080]
工业用糊精水60份；
[0081]
6)再混料：糊精水将破碎料浸润，在双螺杆搅拌装置中不断搅拌，直至呈现膏体状，停止搅拌，取出待用；
[0082]
7)挤压：将混制好的膏体放置在工业用挤条机中，通过压力挤出直径为0.5～0.7mm的长条，待用；
[0083]
8)干燥：将挤好的长条，放置在托盘上，放入80℃烘干炉中24h烘干；
[0084]
9)再破碎：用破碎机将长条破碎成颗粒状；
[0085]
10)过筛：得到粒径为46#的颗粒状颗粒。
[0086]
将上述制得的颗粒状颗粒用于制作树脂砂轮，各组分及其配比为：
[0087]
磨料100份(60#棕刚玉磨料)、湿润剂4份(酚醛树脂液)、酚醛树脂11份、颗粒状填料8份。
[0088]
制作步骤：先将磨料与湿润剂混合7min，再倒入酚醛树脂混合3min，成型料搅拌均匀。将颗粒状填料加入至成型料中搅拌1～2min，过筛，成型，180℃烧制。
[0089]
对比例1
[0090]
本对比例为使用氧化铝空心球制作树脂砂轮，各组分及其配比为：
[0091]
磨料100份(60#棕刚玉磨料)、湿润剂4份(酚醛树脂液)、酚醛树脂11份、46#氧化铝空心球填料5份。
[0092]
制作步骤：先将磨料与湿润剂混合7min，再倒入酚醛树脂混合3min，成型料搅拌均匀。将氧化铝空心球填料加入至成型料中搅拌1～2min，过筛，成型，180℃烧制。
[0093]
实施例1和对比例1相比，等质量的填料，对比例的氧化铝空心球数量明显多于本发明的颗粒状填料数量，氧化铝空心球在搅刮料过程中易团聚，分布不均。实施例1的颗粒状填料质量大，不上浮，不易团聚。
[0094]
使用sq-200x一体化视频显微镜拍摄100倍放大烧后图，烧制完成后实施例1的颗粒状填料如图1所示，对比例1的氧化铝空心球如图2所示，两种填料均存在，未消失。
[0095]
实施例2
[0096]
本实施例颗粒状填料的制作步骤如下：
[0097]
1)配料：工业用氧化铝粉100份；
[0098][0099]
2)混料：将上述材料混合，用大型混料锅在抽真空的情况下搅拌50min，搅拌结束后静置10～15min，待成凝胶状态后用压力装置挤出放置在托盘中，待干燥；
[0100]
3)干燥：烘干炉120℃左右连续烘24h后待用；
[0101]
4)破碎：破碎机破碎成颗粒状，待用；
[0102]
5)再溶融：破碎料100份；
[0103]
工业用糊精水70份；
[0104]
6)再混料：糊精水将破碎料浸润，在双螺杆搅拌装置中不断搅拌，直至呈现膏体状，停止搅拌，取出待用；
[0105]
7)挤压：将混制好的膏体放置在工业用挤条机中，通过压力挤出直径为0.5～0.7mm的长条，待用；
[0106]
8)干燥：将挤好的长条，放置在托盘上，放入80℃烘干炉中24h烘干；
[0107]
9)再破碎：用破碎机将长条破碎成颗粒状；
[0108]
10)过筛：得到粒径为46#的颗粒状颗粒。
[0109]
将上述制得的颗粒状颗粒用于制作陶瓷结合剂砂轮，各组分及其配比为：
[0110]
磨料100份(60#棕刚玉)、湿润剂3.5份(水玻璃)、陶瓷结合剂12份、新型颗粒状填料5份。
[0111]
制作步骤：先将磨料与湿润剂混合8min，陶瓷结合剂混合5min，成型料搅拌均匀。将新型颗粒状填料加入至成型料中搅拌1～2min，过筛，成型，1300℃烧制。
[0112]
对比例2
[0113]
本对比例2为使用核桃壳制备陶瓷结合剂砂轮，各组分及其配比为：
[0114]
磨料100份(60#棕刚玉)、湿润剂3.5份(水玻璃)、陶瓷结合剂12份、核桃壳5份。
[0115]
制作步骤：先将磨料与湿润剂混合8min，陶瓷结合剂混合5min，成型料搅拌均匀。将核桃壳5加入至成型料中搅拌1～2min，过筛，成型，1300℃烧制。
[0116]
实施例2和对比例2相比，等质量的填料，对比例2的核桃壳的数量明显多于实施例2的颗粒状填料的数量，核桃壳质量较轻，易上浮团聚；实施例2的颗粒状填料质量大，不上浮，不易团聚。
[0117]
使用sq-200x一体化视频显微镜拍摄100倍放大烧后图，高温烧制后，实施例2的颗粒状填料如图3所示未消失，对比例2的核桃壳如图4所示消失，砂轮内部变成气孔。
[0118]
实施例3
[0119]
本实施例颗粒状填料的制作步骤如下：
[0120]
1)配料：工业用氧化铝粉100份；
[0121][0122]
2)混料：将上述材料混合，用大型混料锅在抽真空的情况下搅拌70min，搅拌结束后静置10～15min，待成凝胶状态后用压力装置挤出放置在托盘中，待干燥；
[0123]
3)干燥：烘干炉120℃左右连续烘24h后待用；
[0124]
4)破碎：破碎机破碎成颗粒状，待用；
[0125]
5)再溶融：破碎料100份；
[0126]
工业用糊精水80份；
[0127]
6)再混料：糊精水将破碎料浸润，在双螺杆搅拌装置中不断搅拌，直至呈现膏体状，停止搅拌，取出待用；
[0128]
7)挤压：将混制好的膏体放置在工业用挤条机中，通过压力挤出直径为0.5～0.7mm的长条，待用；
[0129]
8)干燥：将挤好的长条，放置在托盘上，放入80℃烘干炉中24h烘干；
[0130]
9)再破碎：用破碎机将长条破碎成颗粒状；
[0131]
10)过筛：得到粒径为150#的颗粒状颗粒。
[0132]
将上述制得的颗粒状颗粒用于制作超硬砂轮，各组分及其配比为：
[0133]
磨料100份(20份120#立方碳化硼磨料、80份120#刚玉磨料)、酒精3份、糊精2份、陶瓷结合剂18份、150#的颗粒状填料5份。
[0134]
制作步骤
[0135]
将磨料、糊精、酒精、陶瓷结合剂按比例配制好后，置于混料机中混合2h，将颗粒状填料倒入后继续混合1h。将混好的料放入60℃烘箱中1h后取出，过筛，成型，920℃烧制
[0136]
对比例3
[0137]
磨料100份(20份120#立方碳化硼磨料、80份120#刚玉磨料)、酒精3份、糊精2份、陶瓷结合剂18份、碳粉5份。
[0138]
制作步骤
[0139]
将磨料、糊精、酒精、陶瓷结合剂按比例配制好后，置于混料机中混合2h，将碳粉倒入后继续混合1h。将混好的料放入60℃烘箱中1h后取出，过筛，成型，920℃烧制
[0140]
实施例3和对比例3相比，等质量的填料，对比例3的碳粉的数量明显多于实施例3的颗粒状填料的数量，碳粉质量较轻，易上浮团聚；实施例3的颗粒状填料质量大，不上浮，不易团聚。
[0141]
使用sq-200x一体化视频显微镜拍摄100倍放大烧后图，高温烧制后，实施例3的颗粒状填料如图5所示未消失，对比例3的碳粉如图6所示消失，砂轮内部变成气孔。