陶瓷結合劑磨具是磨料磨具行業的重要組成部分，相較于金屬結合劑磨具與樹脂結合劑磨具，其具有耐熱性好、多孔結構易散熱、易排屑、磨削彈性(xing)形變(bian)小、磨削精度(du)高、自銳性(xing)好等優點，被廣(guang)泛應用于(yu)各行各業(ye)。陶(tao)瓷結(jie)合劑磨具(ju)的性(xing)能很大程度(du)上取決(jue)于(yu)陶(tao)瓷結(jie)合劑的性(xing)能，而陶(tao)瓷結(jie)合劑的性(xing)能與其組成成分和制(zhi)備工(gong)藝相關(guan)。

        作為超硬材料行業常用的金剛石磨料，耐高溫性能較差，所以其所需結合劑應具有較低的燒結溫度以及合適的流動性和熱膨脹系數。R2O- Al2O3-
B2O3- SiO2體系是金剛石砂輪常(chang)用的一種陶瓷結合劑體(ti)系，不(bu)同的組分具(ju)(ju)有(you)不(bu)同的作(zuo)用，對磨具(ju)(ju)性能(neng)有(you)不(bu)同的影(ying)響(xiang)。

        這篇文章通過改變結(jie)(jie)合劑(ji)中(zhong)Al2O3、B2O3和SiO2的含量進行燒結(jie)(jie)分(fen)析，探(tan)討不同組分(fen)含量對(dui)結(jie)(jie)合劑(ji)各性能的影響(xiang)情(qing)況，以期給(gei)大(da)家使用陶(tao)瓷結(jie)(jie)合劑(ji)和改善金剛石砂輪(lun)性能提供一些有價值(zhi)的指導。

        結合劑的耐火度分析

        結(jie)合(he)劑的耐(nai)火度是直接影(ying)(ying)響(xiang)磨具燒成(cheng)溫度的性(xing)能指標。B2O3在陶(tao)(tao)瓷結(jie)合(he)劑中具有(you)降低耐(nai)火度的作用，而(er)SiO2和Al2O3在陶(tao)(tao)瓷結(jie)合(he)劑中會使結(jie)合(he)劑耐(nai)火度升高(gao)，且Al2O3對結(jie)合(he)劑耐(nai)火度的影(ying)(ying)響(xiang)要比(bi)SiO2的影(ying)(ying)響(xiang)大(da)。

        結合劑的流動性分析

        結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)的(de)流動性(xing)(xing)是反映(ying)結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)在高(gao)(gao)溫熔融狀態下黏度變化的(de)參數，結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)的(de)流動性(xing)(xing)越高(gao)(gao)，其與(yu)磨料的(de)結(jie)(jie)合(he)性(xing)(xing)能越好。B2O3在陶瓷結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)中具有提高(gao)(gao)結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)流動性(xing)(xing)的(de)作用，而Al2O3則會(hui)使陶瓷結(jie)(jie)合(he)劑(ji)(ji)的(de)流動性(xing)(xing)降低(di)。

        結合劑的熱膨脹系數分析

        為了使(shi)燒結過(guo)程中陶瓷(ci)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)(yu)磨(mo)料(liao)(liao)之間具有更好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)把持力，避(bi)免(mian)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)與(yu)(yu)(yu)(yu)磨(mo)料(liao)(liao)界面之間產生(sheng)熱應力，因此陶瓷(ci)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)(xi)數(shu)需要與(yu)(yu)(yu)(yu)磨(mo)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)(xi)數(shu)相匹配。陶瓷(ci)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)(xi)數(shu)是由各組分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)及形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)結構決定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。當結合(he)劑(ji)(ji)(ji)中Al2O3 + B2O3 和Na2O 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾比n(Al2O3 +B2O3) / n(Na2O)＜1 時， Al2O3 和B2O3 會與(yu)(yu)(yu)(yu)Na2O中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧離(li)子結合(he)形成[AlO4] 和[BO4]，參(can)與(yu)(yu)(yu)(yu)到結合(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)結構中，令結合(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)結構致密化，進而降低(di)結合(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)(xi)數(shu)；當n(Al2O3 + B2O3) / n(Na2O)＞1 時，Na2O 中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧離(li)子不足， Al2O3和B2O3 形成[AlO3]和[BO3] 三角體，使(shi)網(wang)絡(luo)(luo)結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)致密性(xing)降低(di)，導致熱膨(peng)脹(zhang)系(xi)(xi)數(shu)升高。

        受Al2O3、B2O3和(he)SiO2含量的(de)共同影(ying)響，Al2O3和(he)SiO2含量增加通常能夠提(ti)高結合劑(ji)的(de)抗折強度，而(er)(er)B2O3的(de)影(ying)響因Al2O3含量不同而(er)(er)變化。

        結合劑的顯微硬度分析

        當(dang)SiO2 質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)為(wei)65% 時，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)B2O3質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)由(you)10% 上(shang)升(sheng)至(zhi)25%，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)顯(xian)微(wei)(wei)硬(ying)(ying)度(du)(du)上(shang)升(sheng)35 MPa；當(dang)Al2O3質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)為(wei)15% 時，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)SiO2質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)由(you)15% 上(shang)升(sheng)至(zhi)30%，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)顯(xian)微(wei)(wei)硬(ying)(ying)度(du)(du)上(shang)升(sheng)60 MPa；當(dang)B2O3  質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)為(wei)20% 時，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)SiO2質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)由(you)55% 上(shang)升(sheng)至(zhi)70%，結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)的(de)顯(xian)微(wei)(wei)硬(ying)(ying)度(du)(du)上(shang)升(sheng)93 MPa。因(yin)此可(ke)以推斷，各組分(fen)(fen)(fen)對結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)(ji)顯(xian)微(wei)(wei)硬(ying)(ying)度(du)(du)提(ti)高的(de)影(ying)響為(wei)SiO2> B2O3> Al2O3。

        金剛石砂輪用的(de)陶(tao)瓷結(jie)合劑，往往組分(fen)(fen)少則五六種(zhong)(zhong)，多則十(shi)余種(zhong)(zhong)，按照玻璃(li)(li)網絡(luo)學說，各組分(fen)(fen)又分(fen)(fen)為網絡(luo)形成體、網絡(luo)修飾(shi)體，網絡(luo)中間體，功能不同，影響(xiang)各異(yi)。超硬(ying)制品行業專業研(yan)究陶(tao)瓷結(jie)合劑的(de)多在(zai)高(gao)校，因為玻璃(li)(li)的(de)復雜性(xing)，至今連玻璃(li)(li)形成學說也沒定論，加之其性(xing)能的(de)重要性(xing)，所以研(yan)究價值還是非(fei)常大的(de)。大家可以看(kan)到，高(gao)校里對玻璃(li)(li)不同體系(xi)、不同成分(fen)(fen)的(de)研(yan)究成果(guo)林林總總，但是另(ling)一個不爭的(de)事實：普遍超硬(ying)制品生(sheng)產(chan)企業缺乏相(xiang)關(guan)的(de)研(yan)究，多年(nian)來死守一兩種(zhong)(zhong)陶(tao)瓷結(jie)合劑，導致(zhi)砂輪制品難有質的(de)突破(po)。