CN104875127B - 一种添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂，属于固结磨具制造技术领域。其由钾长石、粘土、滑石以及回收的建筑玻璃废料磨细粉以一定的配比混配而成，各组分在限定的用量范围内协同作用，保证陶瓷结合剂的烧成温度和使用性能，最高烧成温度不超过1260℃，适用于白刚玉磨料制作陶瓷砂轮。本发明结合剂对白刚玉磨料的润湿性好，把持力强，磨具的自锐性好。利用该结合剂制备的砂轮回转强度高，可达使用线速度63m/s以上，砂轮耐用度高，工件无烧伤裂纹；将回收的建筑玻璃废料磨细粉用于制备白刚玉陶瓷砂轮结合剂，降低了结合剂的原材料成本，并节约了不可再生矿物资源。
Description
技术领域
本发明属于固结磨具制造技术领域，具体涉及一种添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂及其制备方法。
背景技术
砂轮是机械加工的重要工具，陶瓷砂轮是采用陶瓷结合剂在高温时将松散瘠性的颗粒状磨料结合在一起而制成的磨具。陶瓷砂轮具有磨削效率高、加工精密度高、成本低廉等优点，陶瓷结合剂作为制备陶瓷砂轮的关键原料，在磨料已确定的前提下，结合剂的使用温度和结合强度等性能决定着砂轮的安全使用性能和焙烧温度。砂轮产品在使用时的安全使用要求规定保险系数为2.0以上。目前的陶瓷结合剂多以长石、粘土体系配制而成，由其制作而成的砂轮，使用线速度一般不超过60m/s。考虑到低温节能的需要，一般加入硼玻璃等催熔物质来降低结合剂的耐火度同时不降低结合剂的结合强度，但往往会提高陶瓷结合剂的生产成本。因此，研制出结合强度与烧成温度合理、成本低廉的陶瓷结合剂对砂轮的工业化生产具有重要的意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种粘结强度和烧成温度合理、成本低廉的普通白刚玉磨具用陶瓷结合剂。
为实现本发明的目的，选用钾长石 、粘土 、滑石 、回收的建筑玻璃废料磨细粉配制白刚玉陶瓷砂轮用结合剂。
本发明结合剂其采用以下组分和相应质量百分比配制而成：钾长石 26~30%，粘土8~12%，滑石3~5%，回收的建筑玻璃废料磨细粉55~60%。
优选：钾长石 28~30%，粘土 10~12%，滑石4~5%，回收的建筑玻璃废料磨细粉56~58%。
所述各原材料为干粉粒状，平均粒径d50为15.8~25.9μm。
所述回收的建筑玻璃废料组成近于0.5Na2O·0.5CaO·SiO2，其主要化学成分质量分数为SiO2 70~75%，CaO 8~10%，K2O 3~5%，Na2O 13~15%。
其制备方法如下：
选购质量稳定的废旧建筑玻璃磨细粉，清理，粉碎，过筛，化验后储存备用，并标记为回收的建筑玻璃废料磨细粉；
将钾长石、粘土、滑石、回收的建筑玻璃废料磨细粉按相应的组分质量配比称量，依序装入混料机中搅拌混合均匀，出料筛分后储存备用。
使用时，将配制好的结合剂与白刚玉颗粒状磨料均匀混合在一起，焙烧制成陶瓷砂轮磨具。
本发明结合剂的抗拉强度是各配方组分相互作用的结果。本发明结合剂各氧化物质量分数见表1，使本发明结合剂具有合适的抗拉强度和热膨胀系数。
表1 本发明陶瓷结合剂各氧化物质量分数
| 氧化物 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO | K2O | Na2O | 烧失量 |
| 质量分数，% | 65~70 | 8~10 | ≤0.5 | ≤0.2 | 4~6 | 1~3 | 3~7 | 7~10 | 1~4 |
经过大量试验，验证了采用本发明结合剂制备的白刚玉陶瓷砂轮，其抗折强度在40~60 MPa，抗拉强度在20~30MPa，砂轮的回转破裂强度126米/秒以上。
本发明创新点及优势在于：
1、本发明结合剂由钾长石、粘土、滑石、回收的建筑玻璃废料磨细粉复配制成，各组分在限定的用量范围内发挥了较好的协同作用，构成K2O—Na2O—CaO—MgO—Al2O3—SiO2系统较低温度结合剂，耐火度1020-1050℃。在用于白刚玉陶瓷砂轮生产时最高烧成温度不超过1260℃。一定程度上降低了磨具的焙烧温度，可同时缓解对烧成设备窑炉窑具的苛刻性要求，有利于低碳、节能、减排，能够大幅度节约白刚玉陶瓷磨具的综合生产成本。
2、通过添加回收的建筑玻璃废料磨细粉，引入了已经熔融均匀的建筑玻璃成分，取代了天然原料石英砂的使用，一定比例上减少了天然原料长石的使用，节约了不可再生的天然原材料石英砂、长石资源。回收的建筑玻璃废料磨细粉在结合剂组成里起到类似熔块的作用，并且富含碱性氧化物以及碱土氧化物，能够降低结合剂的耐火度。通过与配方料中钾长石、粘土、滑石等矿物原料的协同作用，保证本发明结合剂具有适宜量的玻璃熔融相，增加对于白刚玉磨料的浸润能力，从而降低使用本发明结合剂的白刚玉陶瓷磨具产品的烧成温度，提高磨具产品的抗拉强度。
3、本发明白刚玉陶瓷砂轮用结合剂对磨料的润湿性好，把持力高，磨具的自锐性好。使用本发明结合剂制造的白刚玉砂轮使用线速度可达63m/s以上，回转破裂线速度达到126m/s 以上，砂轮的耐用度、磨削效率、加工精度均较高，工件无烧伤裂纹等缺陷。
4、兼顾绿色环保，将回收的建筑玻璃废料磨细粉应用于白刚玉陶瓷砂轮生产，属于废物利用，本发明结合剂与使用本发明结合剂的白刚玉陶瓷磨具产品的生产可在一定程度上消解固体废弃物废旧建筑玻璃，促进三废的利用，符合发展循环经济的政策。并且，本发明结合剂适用于生产用量较大的白刚玉普通磨具，具有较大的市场容量，市场发展前景广阔。
附图说明
图1是使用本发明结合剂制造白刚玉砂轮的烧成温度制度曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本发明所述添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂各组分按以下质量百分比称量复配而成：钾长石 26%，粘土 12%，滑石 3%，回收的建筑玻璃废料磨细粉59%。
所述各原材料为干粉粒状，平均粒径d50为15.8~25.9μm。
所述回收的建筑玻璃废料组成近于0.5Na2O·0.5CaO·SiO2，其主要化学成分质量分数为SiO2 70~75%，CaO 8~10%，K2O 3~5%，Na2O 13~15%。
实施例2
本发明所述添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂各组分按以下质量百分比称量复配而成：钾长石 28%，粘土10%，滑石 4%，回收的建筑玻璃废料磨细粉58%。
所述各原材料为干粉粒状，平均粒径d50为15.8~25.9μm。
所述回收的建筑玻璃废料组成近于0.5Na2O·0.5CaO·SiO2，其主要化学成分质量分数为SiO2 70~75%，CaO 8~10%，K2O 3~5%，Na2O 13~15%。
实施例3
本发明所述添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂各组分按以下质量百分比称量复配而成：钾长石 30%，粘土 8%，滑石 5%，回收建筑玻璃57%。
所述各原材料为干粉粒状，平均粒径d50为15.8~25.9μm。
所述回收的建筑玻璃废料组成近于0.5Na2O·0.5CaO·SiO2，其主要化学成分质量分数为SiO2 70~75%，CaO 8~10%，K2O 3~5%，Na2O 13~15%。
应用例1
按上述实施例配方称取原料制备白刚玉陶瓷砂轮，具体工艺步骤如下：
采用实施例1~3制备的结合剂制造陶瓷砂轮，以磨齿砂轮为例，按砂轮组分配比称取原材料制备成型料，各组分以质量百分比计：磨料 88%，本发明结合剂 12%，糊精粉1.5%，水玻璃 3.2%；其中磨料为100目白刚玉磨料。
成型料适当闷料后在压机上成型压制成砂轮毛坯，并经干燥，烧成、加工制成陶瓷结合剂砂轮，最高烧成温度不超过1260℃。参见附图1。
将加工制成的白刚玉陶瓷结合剂砂轮分别进行性能检测，结果如下表2所示：
表2 采用实施例1~3制备的陶瓷结合剂砂轮的性能
| 陶瓷结合剂砂轮 | 使用线速度 | 磨削精度 | 生产节拍 | 工件烧伤情况 | 易修整性 | 外观 |
| 实施例1 | 63m/s | 5级 | 80秒/个 | 无 | 易 | 无裂纹 |
| 实施例2 | 65m/s | 6级 | 80秒/个 | 无 | 易 | 无裂纹 |
| 实施例3 | 64m/s | 6级 | 80秒/个 | 无 | 易 | 无裂纹 |
本应用实验例分别采用实施例1~3制备的结合剂试制陶瓷砂轮，经检测制成的陶瓷砂轮回转强度高，线速度可达到63m/s以上，磨削齿轮精度稳定达到6级，生产节拍≤80秒/个，砂轮耐用度高，易修整，工件无烧伤裂纹等缺陷，其抗折强度在40~60 MPa，抗拉强度在20~30MPa，砂轮的回转破裂强度126米/秒以上。
Claims (3)
1.一种添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂，其特征在于，按以下组分、以质量百分比混配制成：钾长石 26~30%，粘土 8~12%，滑石3~5%，回收的建筑玻璃废料磨细粉55~60%；
所述回收的建筑玻璃废料主要化学成分质量分数为SiO2 70~75%，CaO 8~10%，K2O 3~5%，Na2O 13~15%。
2.根据权利要求1所述的添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂，其特征在于，按以下组分、以质量百分比混配制成：钾长石 28~30%，粘土 10~12%，滑石4~5%，回收的建筑玻璃废料磨细粉56~58%。
3.根据权利要求1或2所述的添加建筑玻璃废料的白刚玉陶瓷砂轮结合剂，其特征在于，原材料为干粉粒状，平均粒径d50为15.8μm ~25.9μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |