金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑及其研究進(jìn)展

邊華英 段愛萍 王學(xué)濤

摘 要：陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具燒成溫度通常在800℃以下， 所用結(jié)合劑為低熔結(jié)合劑，低熔陶瓷結(jié)合劑常由各種氧化物直接配制熔煉而成。本文概述了金剛石磨具用低熔陶瓷結(jié)合劑及其研究進(jìn)展，對(duì)于近年來(lái)各高校、企業(yè)研究團(tuán)隊(duì)在相關(guān)金剛石磨具及其所用陶瓷結(jié)合劑方面研究的文獻(xiàn)技術(shù)資料進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析 。

關(guān)鍵詞：超硬磨具，金剛石磨具，低熔陶瓷結(jié)合劑

1 前言

金剛石磨具屬于超硬材料磨具的一種，超硬材料磨具所使用的磨料主要有金剛石和CBN，結(jié)合劑主要有樹脂結(jié)合劑、金屬結(jié)合劑以及陶瓷結(jié)合劑。采用陶瓷結(jié)合劑的普通磨具燒成溫度通常在1250℃以上，而陶瓷結(jié)合劑的超硬磨具的燒成溫度一般不能超過1000℃，且通常情況下金剛石磨具比CBN磨具的燒成溫度還要低一些，這類磨具所用的陶瓷結(jié)合劑被稱為低熔結(jié)合劑[1、2]。金剛石磨具具有磨料硬度高、磨粒鋒利、導(dǎo)熱率高、磨削溫度較低、磨削能力強(qiáng)、磨具磨損小、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，與樹脂、金屬結(jié)合相比，陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具同時(shí)還具有耐熱性好、耐油、耐水、耐酸堿腐蝕性好的特點(diǎn)，能適應(yīng)不同冷卻液條件下的磨削，保形性好、磨削精度高，且由于陶瓷磨具中氣孔較多，有利于冷卻和排屑，磨削時(shí)也不易堵塞和發(fā)熱，較少發(fā)生燒傷工件的情況。磨具自銳性好、修整周期長(zhǎng)，易于修整且修整維護(hù)費(fèi)用適中，能夠很好地滿足難加工材料和一般材料的高精度磨削，磨削效率高，適合用于數(shù)控磨床和自動(dòng)化生產(chǎn)線上的磨削加工等。[3]隨著科技的發(fā)展和新型材料的涌現(xiàn)，機(jī)械加工范圍在不斷擴(kuò)大，對(duì)加工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，陶瓷結(jié)合超硬材料磨具的市場(chǎng)越來(lái)越大。

金剛石磨具可廣泛用于合金、陶瓷、金屬陶瓷、寶石、石材、鐵氧體、混凝土、耐火材料、纖維增強(qiáng)材料等多種材料的磨削加工，并且用量和范圍越來(lái)越大。我國(guó)在超硬材料磨具方面的開發(fā)起步不算太晚，自1963年我國(guó)成功研制金剛石磨料以來(lái)，1970年投入了工業(yè)化生產(chǎn)，1990年產(chǎn)量達(dá)到3600萬(wàn)克拉，1998年達(dá)到5億克拉。而陶瓷結(jié)合劑CBN磨具的研發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，一些高校、科研院所和企業(yè)研發(fā)高速高效高精數(shù)控自動(dòng)化磨床及配套修整裝置已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，部分投入了應(yīng)用[3、4]。但是陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的研究起步較晚，筆者搜索到我國(guó)對(duì)于陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的報(bào)道大概始于1992 ～ 1993年間日本東北大學(xué)教授莊司克雄投遞到《磨料磨具與磨削》現(xiàn)《金剛石磨料磨具工程》雜志上連續(xù)刊載的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的修整研究系列論文[5 ～ 7]，其后自2003年起對(duì)于陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪或磨具的研究文獻(xiàn)才逐漸增多，2004年磨料磨具通訊登載了賈英倫翻譯的俄羅斯專利RU 2101164金剛石磨具用的陶瓷結(jié)合劑[8]，2006年李合慶譯自日本專利陶瓷結(jié)合劑及其砂輪的制造方法[9]中提供了一種用于金剛石、CBN砂輪的陶瓷結(jié)合劑，燒結(jié)溫度在680 ～ 720℃，磨料粒度60 ～ 1000#，組織中金剛石磨粒或CBN磨粒與普通磨料合計(jì)容積率為35 ～ 55%，結(jié)合劑的容積率為13 ～ 30%，氣孔容積率為20 ～ 40%。但是，目前我國(guó)對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具及其所用陶瓷結(jié)合劑的研究仍需繼續(xù)加強(qiáng)。

本文作為團(tuán)隊(duì)課題研究的一部分，闡述了低熔陶瓷結(jié)合劑的特點(diǎn)、制備及其原材料，對(duì)近些年來(lái)金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑以及陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析和總結(jié)。

2 金剛石磨具用低熔陶瓷結(jié)合劑體系的特點(diǎn)

超硬材料金剛石和CBN的熱穩(wěn)定性不高，為了避免磨料性能的劣化，需要采用低溫（低熔）結(jié)合劑。金剛石磨料在空氣中受熱達(dá)到700℃以上時(shí)即開始氧化和石墨化，表面結(jié)構(gòu)變化、強(qiáng)度降低，所以國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一采用低于1000℃的燒成溫度，我國(guó)金剛石陶瓷磨具通常的燒成溫度在800℃以下，金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑的主要技術(shù)要求如下。[3、4]

2.1 耐火度較低

由于金剛石陶瓷磨具的燒成溫度要低于800℃，所以結(jié)合劑的耐火度必須低于800℃，才能滿足不使磨料氧化或性能劣化的要求。

2.2 強(qiáng)度較高

磨削加工已經(jīng)向高速高效發(fā)展，高速砂輪必須有足夠高的耐回轉(zhuǎn)破裂強(qiáng)度才能保證在高速運(yùn)轉(zhuǎn)加工工件時(shí)避免破裂造成事故，因此要求其結(jié)合劑必須為高強(qiáng)度結(jié)合劑。

2.3 結(jié)合劑的膨脹系數(shù)必需與磨料的熱膨脹系數(shù)相匹配

結(jié)合劑與磨料的膨脹系數(shù)匹配即其值盡量接近，避免相差過大，以免在生產(chǎn)中受熱作用時(shí)磨料與結(jié)合劑之間產(chǎn)生分離或裂紋、結(jié)合不牢固。由于金剛石的熱膨脹系數(shù)為2.7×10-6/℃，所以通常采用含有Li2O和B2O3的低膨脹低熔結(jié)合劑體系。

2.4 高溫潤(rùn)濕性要好

結(jié)合劑在高溫熔融后對(duì)磨料的高溫潤(rùn)濕性好，則對(duì)磨料的粘結(jié)性也好、把持強(qiáng)度高，結(jié)合牢固，磨具的均一性好。

2.5 結(jié)合劑與磨料之間無(wú)明顯的化學(xué)反應(yīng)

超硬磨料的強(qiáng)度和硬度很高，如果在結(jié)合劑與磨料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)則生成的新物質(zhì)一般是有害于磨料和磨具強(qiáng)度的，所以為了保持磨料原有的高強(qiáng)度和高硬度特征，結(jié)合劑與磨料之間應(yīng)不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。

2.6 導(dǎo)熱性好

良好的導(dǎo)熱性可以快速將磨削熱轉(zhuǎn)移避免燒傷工件。

2.7 好的成型工藝性能

要實(shí)現(xiàn)磨具的規(guī)模化生產(chǎn)和低廢品率，要求配方料具有良好的成型工藝性能、素坯具有較高的干、濕坯強(qiáng)度、磨具高溫穩(wěn)定性好、燒結(jié)范圍寬、不易變形、開裂、發(fā)泡等，而磨料本身為瘠性料，這些性能的實(shí)現(xiàn)必須依賴于結(jié)合劑。

3 低熔陶瓷結(jié)合劑的玻璃網(wǎng)絡(luò)體系及其制備時(shí)主要功能組分的引入

超硬材料陶瓷磨具結(jié)合劑通常有兩種類型，一種是純玻璃料類，另一種是由非玻璃料與玻璃料兩部分構(gòu)成的。非玻璃料一般為粘土，粘土主要用來(lái)改善結(jié)合劑的可塑性與成型性能，調(diào)整結(jié)合劑的耐火度和燒結(jié)范圍，增加生坯的強(qiáng)度、減少變形，提高生產(chǎn)過程中的可操作性，但是粘土?xí)岣呓Y(jié)合劑的耐火度，故很多情況下并不摻用粘土或者僅限于少量摻用。玻璃料是基于軟化溫度低、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的SiO2-ZnO-B2O3系玻璃、Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2系玻璃、SiO2-Al2O3-TiO2-BaO-B2O3系玻璃等體系，根據(jù)需要添加了相應(yīng)成分獲得低熔點(diǎn)、低膨脹、高強(qiáng)度、良好濕潤(rùn)性等性能[3、4]。低熔陶瓷結(jié)合劑或玻璃料中的功能組分及配制時(shí)的常用原材料如下[3、4、10]：

3.1 玻璃網(wǎng)絡(luò)形成氧化物SiO2、B2O3、Al2O3

玻璃網(wǎng)絡(luò)形成氧化物SiO2、B2O3、Al2O3形成玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架，增加網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度和黏度，使玻璃液具有粘結(jié)性。SiO2，是最常見的玻璃網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成體氧化物，以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)單元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，成為玻璃的骨架，單一的SiO2可以在1800℃以上的高溫下熔制成石英玻璃，熔點(diǎn)為1713℃。在鈉鈣硅酸鹽玻璃中SiO2可以降低熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱震穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度和黏度。常由石英砂、砂巖引入，也可以由化工試劑SiO2引入，要求純度達(dá)到98 ～ 99%。

B2O3，在硼硅酸鹽玻璃中與[SiO4]硅氧四面體共同構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)，以[BO3]硼氧三角體和[BO4]硼氧四面體為結(jié)構(gòu)單元，具有硼反?，F(xiàn)象，能夠降低玻璃的膨脹系數(shù)、提高玻璃的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。常以硼酸（H3BO3）或硼砂（Na2B4O7·10H2O）為原材料，但是由于硼砂會(huì)引人較多的鈉離子，致使玻璃的膨脹系數(shù)與金剛石失配，所以一般采用硼酸作為原材料。

Al2O3是一種中間體氧化物，當(dāng)Na2O與Al2O3的摩爾比大于1時(shí)，在玻璃中形成[AlO4]鋁氧四面體并與[SiO4]硅氧四面體形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)Na2O與Al2O3的摩爾比小于1時(shí)，在玻璃中形成八面體，作為網(wǎng)絡(luò)外體處于硅氧網(wǎng)絡(luò)的空穴中。Al2O3能夠降低玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和硬度。常由工業(yè)氧化鋁、氫氧化鋁、長(zhǎng)石或粘土等引入，能夠提高結(jié)合劑的耐火度和強(qiáng)度。

3.2 堿金屬氧化物Na2O、K2O、Li2O

堿金屬氧化物Na2O，K2O，Li2O具有破網(wǎng)能力，使玻璃液流動(dòng)性增加。

Na2O是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，處于網(wǎng)絡(luò)的空穴中，能夠提供游離氧使玻璃結(jié)構(gòu)中的O/Si比增加發(fā)生硅氧鍵斷鍵，降低玻璃料的黏度和耐火度，提高其流動(dòng)性。通常由純堿、無(wú)水碳酸鈉、芒硝或硝酸鈉、苛性堿、硼砂等引入，工業(yè)品純堿含有少量氯化物、磷酸鹽與NaHCO3，工業(yè)品燒堿含有少量氯化鈉、碳酸鈉，吸濕性強(qiáng)，易溶于水并放出大量溶解熱。

K2O與Na2O相似，也是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，只是K+的半徑比Na+大，鉀玻璃比鈉玻璃的黏度大，能降低玻璃的析晶傾向，常由鉀堿（K2CO3）、硝酸鉀或鉀長(zhǎng)石引入。

Li2O與K2O、Na2O在玻璃中具有相似的作用和性質(zhì)，但是其離子半徑小，具有強(qiáng)催熔作用，使玻璃的膨脹系數(shù)變小，能夠改善結(jié)合劑對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性能。常由鋰輝石、碳酸鋰、亞錳酸鋰引入。

3.3 堿土金屬類氧化物CaO、BaO、ZnO

堿土金屬類氧化物CaO、BaO、ZnO等屬于網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，CaO具有穩(wěn)定劑的作用，增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，但含量較高時(shí)能使玻璃增大結(jié)晶傾向，易使玻璃發(fā)脆。高溫時(shí)降低玻璃液的黏度但是溫度降低又使黏度增加很快。常由碳酸鈣、白堊、石灰石、螢石等引入。

BaO，少量加入起助熔作用，可以由重晶石、鋅鋇白、Ba（OH）2·7H2O、BaCO3等原料引入，降低結(jié)合劑耐火度，改善結(jié)合劑和磨料的粘結(jié)性能，提高磨具強(qiáng)度。

ZnO，以鋅氧八面體[ZnO6]的形式作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，當(dāng)玻璃中的游離氧足夠多時(shí)可以形成鋅氧四面體[ZnO4]進(jìn)入玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使玻璃的結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定，并能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以與硼酐一起形成硼鋅玻璃，一般由工業(yè)純氧化鋅和菱鋅礦引入，工業(yè)純氧化鋅中ZnO>95%，菱鋅礦的主要成分是ZnCO3，原礦精選后可以直接使用。

3.4 中間體氧化物TiO2

在硅酸鹽玻璃中一部分TiO2以鈦氧四面體[TiO4]進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中，一部分TiO2以鈦氧八面體[TiO6]處于結(jié)構(gòu)之外，可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，在含有B2O3、Al2O3、MgO的玻璃中，TiO2低溫時(shí)容易失透，可以作為鋁硅酸鹽微晶玻璃的晶核劑。由工業(yè)純鈦白粉引入，具有一定的催熔作用，可以改善結(jié)合劑對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性能。

3.5 F-

常由螢石、冰晶石、氟硅酸鈉引入，具有助熔劑、乳濁劑、澄清劑的作用。

4 國(guó)內(nèi)在金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑方面的研究進(jìn)展

由于在磨削硬脆材料時(shí)陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具與樹脂結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑磨具相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，而我國(guó)與國(guó)外相比陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具技術(shù)尚處于起步階段，近年來(lái)頗有一些高校和機(jī)構(gòu)的團(tuán)隊(duì)投入力量進(jìn)行陶瓷金剛石磨具和結(jié)合劑的研發(fā)，主要有燕山大學(xué)、湖南大學(xué)、天津大學(xué)和河南工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)，另外中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)、鋼鐵研究總院等也有一些導(dǎo)師與學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)行陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的研究，鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司、北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司、鄭州華晶和廣東奔朗新材料股份有限公司以生產(chǎn)應(yīng)用性研究為主。

4.1 燕山大學(xué)團(tuán)隊(duì)

燕山大學(xué)的郭志敏、張向紅等[11]以黏土、硼玻璃和鉛玻璃為主要原料配制了一種低熔高強(qiáng)陶瓷結(jié)合劑，結(jié)合劑的化學(xué)組成為 SiO2：30，Al2O3：1，B2O3：24，CaO：0.1，MgO：0.1，K2O：1，Na2O：2，Pb3O4：25，ZnO：17，F(xiàn)e2O3：0.1。耐火度600℃，熱膨脹系數(shù) 4.89×10-6/℃，對(duì)金剛石和CBN 顆粒具有良好的高溫潤(rùn)濕性，采取6.5：3.5的砂結(jié)比在850 ℃燒成時(shí)結(jié)合劑呈純玻璃態(tài)，其熱壓燒結(jié)試塊的抗折強(qiáng)度為 125.7 MPa。侯永改[12]、趙東鵬[13]、李亞朋[14]、鄭璐[15] 先后在燕山大學(xué)攻讀研究生期間研究了陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具。

4.2 河南工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)

河南工業(yè)大學(xué)主要以侯永改、鄒文俊、栗正新教授及其學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主對(duì)陶瓷金剛石磨具的結(jié)構(gòu)和性能以及陶瓷結(jié)合劑、金屬/陶瓷結(jié)合劑的性能、結(jié)合劑對(duì)金剛石顆粒的把持力等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究[16-23]，相關(guān)研究論文有《燒結(jié)方式對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具性能影響的研究》、《燒結(jié)溫度對(duì)低溫陶瓷結(jié)合劑性能的影響》《納米AlN對(duì)低溫陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具結(jié)構(gòu)與性能的影響》、《Yong gai Houa，Gui ying Qiao etc. Effect of porosity on the grinding performance of vitrified bond diamond wheels for grinding PCD blades》、《納米氧化鋯對(duì)金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑結(jié)構(gòu)與性能的影響研究》、《金屬鈷對(duì)低溫鐵基金屬/陶瓷結(jié)合劑性能和結(jié)構(gòu)的影響》、《金剛石、陶瓷結(jié)合劑界面結(jié)合對(duì)金剛石把持力的影響》、《陶瓷結(jié)合劑對(duì)金剛石顆粒把持力的研究》等等。天津大學(xué)的李志宏、朱玉梅及其學(xué)生團(tuán)隊(duì)也做過對(duì)金剛石等超硬磨具用低溫陶瓷結(jié)合劑的研究[24-26]，比如馮繼松、陳學(xué)偉、姜蓉蓉分別發(fā)表了學(xué)位研究論文《 金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑的研究》、《磨PCD刀具用陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的研究》、《金剛石磨具用低溫陶瓷結(jié)合劑的研究》。

4.3 湖南大學(xué)團(tuán)隊(duì)

湖南大學(xué)的王志起等[27-30] 對(duì)金屬-陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具進(jìn)行了制備與性能研究，著重研究了Ti、Ni、鐵族金屬對(duì)結(jié)合劑性能的影響。馬文閔[31]、劉小磐[32]等都以學(xué)位論文的形式對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的制備、磨削性能都進(jìn)行過研究，胡偉達(dá)[33]將溶膠-凝膠工藝用于制備陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研究。

4.4 北京科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)

北京科技大學(xué)的李彩霞，關(guān)巖等[34]對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具用于陶瓷干磨進(jìn)行了研究，對(duì)比試驗(yàn)表明陶瓷結(jié)合劑金剛石磨邊輪用于陶瓷磚干磨時(shí)不會(huì)產(chǎn)生樹脂結(jié)合劑磨具的易于磨損、產(chǎn)生黑痕的狀況以及金屬結(jié)合劑發(fā)生的粘刀、被磨瓷磚表面光潔度低的情況，陶瓷金剛石磨具自銳性好、加工的瓷磚沒有黑痕且表面光潔度高。葉青[35]對(duì)陶瓷結(jié)合劑金剛石磨塊進(jìn)行了研究，試制了無(wú)鉛微晶玻璃料取代鉛玻璃作結(jié)合劑來(lái)制備金剛石磨塊，并對(duì)磨塊壽命進(jìn)行了簡(jiǎn)單評(píng)估。

4.5 中南大學(xué)團(tuán)隊(duì)

中南大學(xué)的張小福、盧安賢[36、37]等研究了高溫下微晶玻璃結(jié)合劑對(duì)金剛石磨料的浸潤(rùn)性，以Li2O-ZnO -SiO2 系微晶玻璃結(jié)合劑代替普通玻璃結(jié)合劑進(jìn)行研究，得到結(jié)論：燒成溫度從963 K升高至993 K，浸潤(rùn)角減小、浸潤(rùn)性得到改善；較多的B2O3 有助于結(jié)合劑對(duì)磨料的浸潤(rùn)；而Na2O的存在雖然可以降低玻璃的黏度使其流動(dòng)性變好，但是并不能使浸潤(rùn)性增強(qiáng)；當(dāng)金剛石磨料表面鍍鈦之后與結(jié)合劑的浸潤(rùn)性變好。周軍林[38]研究的也是微晶玻璃結(jié)合劑及其金剛石砂輪制品。李啟泉、彭振斌等[39]在陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研究中提出陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪是磨削PDC最佳的選擇，而陶瓷結(jié)合劑超硬磨具發(fā)展的重點(diǎn)在于低溫、高強(qiáng)、低膨脹系數(shù)陶瓷結(jié)合劑的綜合研究以及磨具耐用度的提高。長(zhǎng)沙理工大學(xué)的夏清、葉昌等[40]在陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具制備工藝研究中以75%左右的金剛石磨料、25%左右的陶瓷結(jié)合劑成型金剛石磨具，在720 ～ 750℃的溫度下燒結(jié)4 ～ 8 h，制得磨具的氣孔分布、顯微結(jié)構(gòu)、抗彎強(qiáng)度、磨削性能等基本達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的指標(biāo)。磨具的氣孔率、顯微結(jié)構(gòu)、抗彎強(qiáng)度、磨削性能等與磨料組成、結(jié)合劑加入量、成型壓力、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等工藝因素具有相關(guān)性。

4.6 西安建筑科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)

西安建筑科技大學(xué)的李青[41、42]研究了金剛石磨具用結(jié)合劑及其成型技術(shù)，通過添加一些堿土金屬氧化物、氟化物、稀土氧化物進(jìn)行試驗(yàn)，得到結(jié)論：增大結(jié)合劑的堿土金屬用量可以明顯提高結(jié)合劑的力學(xué)性能、顯著降低結(jié)合劑的熔融溫度，膨脹系數(shù)由6.61×10-6/℃降低至5.37×10-6/℃，適量添加稀土氧化物CeO2效果更好，基礎(chǔ)結(jié)合劑引入MgO、ZnO、CaF2和CeO2后高溫潤(rùn)濕性好，能與金剛石磨料很好地結(jié)合、提高結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持力，并嘗試采用等靜壓技術(shù)制備金剛石磨具。

4.7 其他研究團(tuán)隊(duì)

鄭州大學(xué)的張紅霞[43]、張書森[44]、趙仕敬[45、46]等前后分別研究了金剛石砂輪用低溫陶瓷結(jié)合劑的制備工藝與性能。武漢理工大學(xué)的周琪[47、48]等也進(jìn)行了金剛石砂輪用高強(qiáng)低溫陶瓷結(jié)合劑的研究。鋼鐵研究總院的程文勝[49]在其學(xué)位論文中也進(jìn)行了陶瓷結(jié)合劑金剛石磨具的研究，利用自配制的HO結(jié)合劑制作的金剛石磨具燒成溫度在735℃時(shí)抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值90.08 MPa。北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司的劉一波、劉偉等[50]發(fā)表了復(fù)合片外圓磨削用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的研制及應(yīng)用的論文。河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院近些年來(lái)也在陶瓷材料研究的基礎(chǔ)上介入了超硬磨具、普通磨具[51]以及SG砂輪結(jié)合劑的研究工作，并在逐步形成一些成果。

5 結(jié)論與展望

金剛石磨具用陶瓷結(jié)合劑及其玻璃料常用的原材料通常為分析純化學(xué)試劑或化工原料，較少采用礦物質(zhì)原材料。玻璃料的制備流程在于首先確定配方、準(zhǔn)備相應(yīng)的原材料，然后，按配比稱料、混合、熔煉、水淬、磨細(xì)至80μm以下，使結(jié)合劑的粒度不大于磨料粒度的1/4 ～ 1/6，并干燥至含水率小于5%后備用。

當(dāng)前，金剛石磨具用低熔陶瓷結(jié)合劑及陶瓷金剛石磨具方面的研究已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。各家金剛石磨具及其結(jié)合劑產(chǎn)品技術(shù)一般自成體系，采用以結(jié)合劑的化學(xué)組成為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算倒推各種試劑原料的用量，使用化學(xué)試劑配制的方法能夠較準(zhǔn)確的控制和保證玻璃料的化學(xué)組成，雖然結(jié)合劑的成本相對(duì)較高，然而對(duì)于金剛石磨具來(lái)說(shuō)結(jié)合劑的成本相對(duì)于金剛石磨料的成本來(lái)說(shuō)幾可忽略，所以，需要投入大量的精力和資金研發(fā)的采用礦物質(zhì)原材料的超硬磨具通用陶瓷結(jié)合劑項(xiàng)目尚不被重視。但是，隨著對(duì)于節(jié)能減排的重視以及降低綜合成本、調(diào)節(jié)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行供給側(cè)改革的需要，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、符合原料標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理、有利于集約式發(fā)展的礦物質(zhì)超硬磨具通用陶瓷結(jié)合劑產(chǎn)品和技術(shù)一定是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

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Abstract： The firing temperature of the vitrified bond diamond tools is usually below 800 degree centigrade， the bond is the low-melting one， often prepared and melted directly from oxides. Brief introduction of the research and progress on low-melting vitrified bond for diamond tools and the simple analysis of the literature and technical data of the research teams from the universities and enterprises on the research of low-melting vitrified bond and the diamond tools of these bond was given in this paper.

Keywords： Super abrasive tools； Diamond tools； Vitrified bond melting at low temperature