低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点.doc

低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点 河南工业大学材料科学与工程学院 侯永改（教授） 山东升华磨料磨具有限公司 低温烧成陶瓷结合剂磨具的优点 导读：陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点…… 　　陶瓷结合剂磨具具有强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，易控制加工精度，且容易修整等特点。 　　陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光，接触面积较大的成型磨削，超硬磨料烧结体的磨削等。陶瓷结合剂磨具广泛应用于机械制造行业，许多重要的机器零件都要进行磨加工。如喷汽发动机，水压汽轮机，一般用螺旋浆，轴承部件等。在这些零件的加工中陶瓷结合剂磨具都发挥了很好的作用。 　　陶瓷磨具产量比较大，从过去到现在，陶瓷磨具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和磨具种类的扩大，陶瓷磨具产量在磨具总产量中呈下降趋势，但仍占有较大比例。因此，有必要对陶瓷结合剂磨具进行进一步的研究，比如降低烧成温度以节约能源，改善磨具的结构与性能等。 　　一．低温烧成陶瓷结合剂磨具的优势 　　1．低温烧成含义 　　就这个问题我从多方面进行了查找,没有一个确定的答案,下面有几个方面的例子: 　　通过配方调整使工业硬瓷的烧成温度从1400℃降低到1300℃是低温烧成；日用有骨质瓷外观的陶瓷的烧成温度从约1200℃降低到1050～1080℃是低温烧成；工艺陶瓷烧成温度已经达到850～900℃的低温；低温烧成、低膨胀性陶瓷釉料可在700～1000℃的低温范围烧成，并具有低的膨胀系数（热膨胀系数α≤6.0×10－6／℃）。 　　所以一般说来，凡烧成温度有较大幅度降低（60~100℃）且产品性能与通常烧成产品性能相近的烧成方法可称为低温烧成。 　　对我们陶瓷磨具来说烧成温度从约1250℃降低到1150℃、1050℃也是低温烧成，但人们习惯上把烧成温度在1000℃以上称为高温烧成，在1000℃以下称为低温烧成。 　　2．低温烧成是陶瓷磨具优势与不足 　　为什么要进行低温烧成呢？低温烧成是陶瓷磨具的主要有如下优点： 　　（1）节约能源，降低烧成燃料成本 陶瓷磨具生产中燃料费用占生产成本的比例很大，一般在30%以上。据有关资料介绍，烧成温度1050℃以下消耗的热能量约相当于1050～1320℃之间消耗的热能量，这就是说高温下单位温升所消耗的热能量比低温下的要高的多，在高温下每降低100℃，节能约1／6。 同时，低温烧成还可以缩短烧成时间，利于实现快速烧成，对于节约能源具有显著效果。当在同一隧道窑内烧成陶瓷磨具时，根据热平衡计算，单位产品的热量消耗量Q为： 　　式中：t—烧成时间，h； 　　 N—窑内容车数，辆； 　　　　　K，A—常数。 　　从上式可知，单位制品的热耗与烧成时间呈直线关系，烧成时间每缩短10%，产量可增加10%，单位热耗可降低4%，快速烧成既可以节约燃料，又可以提高产量，使生产成本大幅度降低。 　　（2）充分利用原料资源 低温烧成的普通陶瓷磨具，其配方组成中一般都应含有较多的熔剂成分。我国地方性原料含量比较丰富，这些地方性原料或低质原料（如瓷土尾矿、低质滑石等）及某些可以新开发的原料（如硅灰石、透辉石、霞石正长岩、含锂矿物原料等）往往含有较多的低熔点成分，来源丰富，价格低廉，很适合制作低温陶瓷磨具坯料，或者快速烧成陶瓷磨具坯料。因此，低温烧成能充分利用原料资源，并且能促进新型陶瓷磨具原料的开发利用。 （3）提高窑炉与窑具的使用寿命 陶瓷磨具产品的烧成温度在很大幅度的降低后，可以减少匣钵的破损和高温荷重变形。对于砌窑材料的材质要求也可降低，减少了建窑费用，同时还可以增加窑炉的使用寿命，延长检修周期。在匣钵和耐火棚架支撑产品的材质方面也可降低性能要求，延长其使用寿命。 　　（4）缩短生产周期，提高生产效率 低温烧成除了节能和提高产量外，还可以大大地缩短生产周期和显著地提高生产效率。通常的陶瓷磨具仅烧成一道工序就占50~70h，而采用低温烧成时，总的烧成时间不足20h，当其它工序不变时，仅采用快速烧成就可以大大缩短生产周期。 　　（5）提高磨具的外观和内在质量，减少烧成废品。 　　低温烧成时，白刚玉、碳化硅磨具不会出现发红、铁斑等现象，碳化硅磨具也不易产生“黑心”，有利于磨具的商品化。 　　陶瓷磨具大都采用1250~1300℃左右的高温烧成。而且对SiC磨具来说，高温烧成高硬度部分容易产生“黑心”。为避免“黑心”产生常采用酸碱比较大的烧结结合剂，这时为达到磨具所要求的高硬度，必须引入大量的结合剂，这又将导致磨具组织紧密，磨具磨削时粉尘大，磨削性能不好。低温烧成还可以防止SiC磨粒中铁从FeC