磨料粘結劑專利綜述

陳春蘋 白潔 馮碩

摘 要：磨削加工可以獲得良好的表面粗糙度和精度，所使用的工具通常由磨料和結合劑組成，磨料是一種具有高硬度和一定機械強度的顆粒材料，粘結劑起粘結磨料的作用。結合劑可分無機結合劑和有機結合劑。無機結合劑包括陶瓷結合劑，金屬結合劑，菱苦土結合劑。有機結合劑包括樹脂結合劑，橡膠結合劑。

關鍵詞：磨料粘結劑；專利；分類

1 專利中對結合劑的分類

在國際專利分類（第八版）中，結合劑具有專門的分類：

B24D 磨削、拋光或刃磨用的工具

B24D3/00 研磨體或研磨板的物理特征，如特殊性質的研磨面；研磨體或研磨板的成分特征

B24D 3/02·用作黏結劑的成分；

B24D3/04··基本上是無機的；

B24D3/06···金屬的；

B24D3/12···水凝固型的，如混凝土；

B24D3/14···陶瓷，即陶瓷黏結劑；

B24D3/20··基本上是有機的；

B24D3/22···橡膠；

B24D3/28···樹脂；

2 結合劑的專利分布情況

在截止至2014年8月29日的，在中國申請相關專利中，使用金屬結合劑的占29%，陶瓷結合劑占6%，樹脂結合劑占53%，橡膠結合劑1%，剩余為其他結合劑，例如菱苦土結合劑，混凝土結合劑，復合結合劑等。

2.1 金屬結合劑的專利技術

金屬結合劑（代號M），金屬粘結劑具有結合強度高、成形性好，使用壽命長，能夠滿足高速磨削和超精密磨削的技術要求，包含青銅結合劑和電鍍結合劑兩大類。電鍍結合劑是一種結合強度更高的結合劑，一般將單層或多層磨粒用電鍍方法鍍在金屬基體上。青銅結合劑磨具是以銅粉、錫粉為主要材料和補充改善其性能的其它材料充分混和，再將磨料加入其中混合均勻，然后置于模具中壓制成型，燒結而成。

2.1.1 CN00137784A-磨石、其生產方法以及使用該磨石的研磨方法

金屬結合劑成分：由選自鈷、鎳和銅的至少一種金屬制成的結合材料，或由合金制成的結合材料，該合金含有選自鈷、鎳和銅的至少一個成員以及選自鐵、銀、錫、鋅和鎢的至少一個成員。

2.1.2 CN03152824A-一種磨鋼球砂輪結合劑及其生產方法

金屬結合劑成分：一種磨鋼球砂輪的結合劑，其有效化學成份（重量百分比）為：氧化硅56.1%～60.3%，氧化鋁23.5%～26.7%，氧化鐵<1.0%，氧化鈣<0.5%，氧化鉀+氧化鈉7.0%～9.0%，氧化硼1.46%～2.20%，氧化錳3.25%～5.2%。

2.1.3 CN1541808A-金屬粘結劑砂輪

金屬結合劑成分：金屬粘結劑的化學組成為：Ni40～70wt%，Sn19～30wt%，Ag1～7wt%和作為剩余部分至少為5wt%的Cu。

2.1.4 CN1923463A-微晶玻璃金剛石磨邊輪生產工藝

金屬結合劑成分：金層結合劑的成份質量配比為：Cu：35～59%、Sn：13～15%、Co：15～35%、Ni：3%、Ti：3%、C：1～6%。

2.2 陶瓷結合劑的專利技術

陶瓷結合劑（代號V）、陶瓷結合劑化學性能穩(wěn)定、耐熱、抗腐蝕性好，氣孔率大，這種結合劑制造的砂輪工作表面容屑性能好易堵塞、切削鋒利、磨削效率高，熱膨脹量小，容易控制加工精度，較好地保持砂輪的幾何形狀，應用范圍最廣。適于磨削普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、硬質合金、有色金屬等。但是，陶瓷結合劑砂輪脆性較大，不能受劇烈的振動。

2.2.1 CN101168244A-應用于凸輪軸磨削加工的陶瓷結合劑立方氮化硼砂輪

結合劑成分：陶瓷結合劑的原料組分及重量百分比含量：50～60%SiO2，20～30%B2O3，2～5%Al2O3，4～15%Na2O，4～10%K2O。

2.2.2 CN101570006A-超硬材料陶瓷磨具干法生產工藝

結合劑成分：低溫陶瓷結合劑包括下列組分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的質量百分比為15～20%，所述SiO2的質量百分比為65～75%，所述Na2O的質量百分比為3～8%，所述MgO的質量百分比為1～3%，所述Al2O3質量百分比為2～5%，所述CaO的質量百分比為0.5～1%。

2.2.3 CN102922436A-金剛石砂輪及其制備方法

陶瓷結合劑，按重量百分比由以下原料制成，SiO2：40-46wt%，Al2O3：9-13wt%，B2O3：18-22wt%，Na2O：8-10wt%，CaF2：11-15wt%，Li2O：4-6wt%，TiO2：1-2wt%。

2.2.4 CN103551971A-陶瓷磨塊用陶瓷結合劑及其制備方法

陶瓷結合劑由下述重量單位的粉末原料配成：SiO2 20～55，Al2O3 5～25，ZnO 0～5，TiO2 0～5，ZrO 0～7，Na2CO3 10～20，Li2CO3 5～15，H3BO38～30

2.3 菱苦土結合劑的專利技術

菱苦土結合劑，利用活性菱苦土和氯化鎂水溶液發(fā)生水化反應，形成具有一定機構強度，能固結物體能力的結合劑，根據需要加入不同的磨料和添加劑，從而制成各種型號磨具。菱苦土磨具具有制造工藝簡單，可在常溫下硬化，不需要復雜的工藝裝備，并且我國的原材料豐富，價格便宜。菱苦土磨具具有低價格且磨削時發(fā)熱量小，不易烘?zhèn)ぜ?，自銳性能好，磨削效率高，加工表面光潔度高。

2.3.1 CN1613896A-一種建筑材料磨削用的含高分子耐磨顆粒的菱苦土磨塊

菱苦土砂輪成分：菱苦土磨塊基料35-97%，高分子耐磨顆粒3-65%；上述百分比為重量百分比。

2.3.2 CN1864931A磨削不銹鋼的菱苦土磨料砂輪及其制造方法

由重量百分比為26～41%的氧化鎂、25～29.9%的氯化鎂、0.5～1.5%的硫酸磷、28.6～40%的磨料混合二成的菱苦土磨料組成。

2.4 樹脂結合劑的專利技術

樹脂結合劑（代號B），其本身具有良好的彈性和有拋光作用，其制造的砂輪強度高，具有一定的彈性，耐熱性低，自銳性好，不易堵塞，修整少，磨削溫度較低，磨削的表面光潔度高，而且磨削效率較高。廣泛用于粗磨、荒磨、切斷和自由磨削?？芍圃旄咚?、高光潔度砂輪，重負荷、切斷以及各種特殊要求的砂輪。但樹脂結合劑對磨料的把持性較差，耐熱性也較差，導致高溫磨削下磨具的磨損大，尤其在大負荷磨削時尤為明顯。

2.4.1 CN1308570A-涂敷磨料制品

樹脂成分：第一粘結劑前體是通過混合如下組分制得的可能量固化的組合物：（1）約30-95%重量環(huán)氧樹脂，重量百分數按樹脂的總含量計算；（2）約5-70%重量乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂，重量百分數按樹脂的總含量計算；（3）有效量用于交聯所述環(huán)氧樹脂的固化劑。

2.4.2 CN1849354A-組合物、經處理的背襯和包含這樣的組合物和背襯的經涂敷的磨料制品

樹脂成分：a）占所述組分a）到e）的總重量的50重量%到90重量%的至少一種環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂可通過使表氯醇與雙酚A或雙酚F中的至少一種進行反應來制備；b）占所述組分a）到e）的總重量的1重量%到20重量%的多官能（甲基）丙烯酸酯；c）雙氰胺；d）光引發(fā)劑；e）可任選的環(huán)氧樹脂固化催化劑。

2.4.3 CN1821338A-一種金剛石砂輪用樹脂粘結劑

樹脂成分：金剛石砂輪用樹脂粘結劑的配比（重量%）：聚酰亞胺15-55改性有機硅樹脂10-60改性有機硅橡膠15-50無機填料10-50微膠囊1-10；其中無機填料（重量%）：碳化硼20-50石墨5-25氧化鉻0-15碳化硅5-30銅粉0-30。

2.4.4 CN101445587A-金剛石絲鋸用樹脂結合劑及其制備方法

樹脂成分：由UV固化樹脂、溶劑、無機填料、混合晶須、促進劑、偶聯劑組成；其重量份比例為： UV固化樹脂 30～90 溶劑 1～30 無機填料 1～30 混合晶須 0.5～20 促進劑 0.5～10 偶聯劑 0.5～10。

2.5橡膠結合劑的專利技術

橡膠結合劑（代號R），橡膠粘結劑比樹脂結合劑更富有彈性，耐沖擊，自銳性好，可使砂輪具有良好的拋光作用，適用于拋光輪、導輪及薄片砂輪，但耐腐蝕耐熱性差，容易脫落，不宜用于粗加工。

2.5.1 CN101214639A 橡膠彈性砂輪

橡膠砂輪成分：由下述重量份配比的原料制備而成；原料配比：天然橡膠乳：100；氧化鋅：0.5；防老化劑264：0.5；酪素：0.05；氫氧化鉀：0.1；羊毛脂：0.4；促進劑TMTD：0.3；促進劑ZDC：0.1；硫磺：0.7；碳化硅：205.5；凝固劑適量。

2.5.2 CN102001057A-一種橡膠薄片砂輪的制備方法

橡膠砂輪成分：重量份數為4-6份的天然橡膠乳、重量份數為0.5-1.5份的氧化鋅、重量份數為4-6份的硫磺和重量份數為0.5-2.5份的環(huán)氧樹脂＼重量份數為0.4-0.6份的防老化劑、重量份數為0.3-0.7份的促進劑、重量份數為6-8份的碳化硅、重量份數為2-4份的白鋼玉、重量份數為2-4份的硌鋼玉、重量份數為1-3份的樹脂粉、重量份數為0.5-1.5份的樹脂液和重量份數為3-5份的凝固劑。

2.6 其他

隨著科學技術的發(fā)展，為了滿足不需材料的加工，改善結合劑對磨料的把持能力，改善自銳性等原因，還出現了各種復合結合劑：

2.6.1 CN1978141A-一種磨特種鋼材的砂輪

本發(fā)明所用的結合劑主要采用中溫的硅質材料SiO2占68%、B2O3占20%、Na2O、K2O占15%，采用以上80%重量份的材料加上30%的陶土和20%硅質粘土、40%的長石粉、5%的硼玻璃粉，混合做結合劑

2.6.2 CN102862127A-一種金屬-樹脂復合材料及制備工藝

復合材料由下述重量比的金屬結合劑和樹脂結合劑組成，其中：金屬結合劑85%-95%，樹脂材料5%-15%；所述金屬結合劑包括重量比為70%-80%的銅、3%-10%的鋅、3%-10%的錫、1%-5%的鉛，以及0%-20%的鋁、0%-20%的鎳、0%-20%的鐵；所述樹脂結合劑取自聚酰亞胺、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂中的任一種。

3 結束語

結合劑的性能對砂輪的質量起著非常重要的作用，能影響到砂輪的使用壽命和耐用度，還是砂輪能否正常使用的一項關鍵因素。與結合劑有關的專利申請量每年都在增加，在專利審查的過程中，對于申請文件新穎性、創(chuàng)造性的審查都是基于對現有技術的全面、系統(tǒng)的掌握而進行的。對現有技術的把握成為申請、審查專利中的關鍵，專利技術綜述能夠提高審查效率，并且，有助于申請人了解相關技術的專利現狀，有利于技術的發(fā)展。