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各种氧化物对CBN结合剂的影响

来源:江西玉宝   发布时间:2018-04-06   点击量:410

      CBN磨粒之间由结合剂作为桥梁而连接,结合剂性能的好坏直接关系到CBN磨粒优良性能的能否得到充分的发挥。王秀杰等[5]就氧化物对CBN侵蚀及其机理展开了研究。

CBN磨料

      (1)氧化物对CBN侵蚀程度的影响
      CBN颗粒及其分别与K2O、Na2O和MgO的混合物在1200℃的空气气氛中处理1h后的质量损失百分比如图3.12所示。不加氧化物时CBN的质量损失百分比为6.36%;与K2O、Na2O、MgO混合物处理后,质量损失百分比分别为29.9%、25.2%和18.7%,说明以上氧化物都促进了CBN的反应而造成对CBN颗粒的侵蚀。
       (2) 氧化物的侵蚀对CBN单颗粒抗压强度的影响
       CBN颗粒及其分别与K2O、Na2O、MgO混合热处理后剩余CBN的单颗粒抗压强度如图3.13所示。不加氧化物时CBN在空气中热处理后,抗压强度从5.94kg降为5.01kg;与K2O、Na2O、MgO混合热处理后,CBN的抗压强度分别降为2.37、2.84、3.00kg。CBN质量损失百分比越大,强度降低得越多。
        (3 ) CBN与K2O、Na2O、MgO的作用机理
       为了阐明以上氧化物与CBN的作用机理,将K2O、Na2O、MgO与CBN混合分别在1200℃的氮气和空气气氛中热处理1h,结果发现氮气气氛热处理后所测CBN的质量没有明显变化,而在空气气氛中处理后,样品为玻璃态物质,里面包裹着未反应的CBN和氧化物颗粒。由于碱(土)金属氧化物与B2O3可以无限互溶,因此,玻璃态物质应是以上氧化物与CBN氧化后产生的B2O3互溶后快速降温的产物。图3.14是Na2O与CBN在空气中处理后的XRD谱。图中只显示CBN的衍射峰,而在25℃附近的宽峰为典型的非晶态物质的晕圈图案,说明反应产物中没有新的晶态物质生成。
      以上实验结果说明K2O、Na2O、MgO对CBN的侵蚀机理是CBN的氧化反应。
      一般认为是CBN的氧化产物B2O3对CBN有保护作用,而结合剂中的碱金属氧化物与B2O3反应导致对CBN的氧化腐蚀,本质上仍然是氧气在CBN直表面的氧化反应。然而这种观点成立的前提是CBN的氧化过程是由氧气通过B2O3的扩散过程控制的。
      高温下R2O或RO会加速CBN的氧化造成对CBN的侵蚀。B2O3、Al2O3和SiO2与CBN的作用与R2O或RO不同。研究表明,在B2O3熔体中加入Al2O3和SiO2可以降低CBN在其中的溶解度[6]。在BN陶瓷中加入SiO2也可以提高BN的抗氧化性[7]。这些研究结果给我们的启示是:氧化物对CBN氧化特性的影响与其价健性质有关,R2O和RO等共价健或成分较多的氧化物能提高CBN的抗氧化性。因而可能是氧离子和(或)金属离子参与了CBN表面的氧化过程而加速其氧化。
      王艳辉等也研究了刚玉涂覆的CBN磨料,其刚玉层的刺状结构可能对树脂结合剂磨具的结合有一定的作用,也会改变镀金属CBN磨料锋利良度不好的问题。但对陶瓷结合剂CBN磨具来说,刚玉层与CBN磨料表面的物理化学匹配性并不好,对磨料保护和对磨具制造也起不到有效作用


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