[發明專利]磁性磨料的常壓燒結方法

無效

• 申請號: 200910013944.1
• 申請日: 2009-01-17
• 公開（公告）號: CN101481597A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 趙玉剛;趙增典;于先進;黃玉紅
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;H01F1/08
• 代理公司: 淄博科信專利商標代理有限公司
• 代理人: 吳 紅

技術領域

本發明提供一種磁性磨料的常壓燒結方法，屬于復合材料的制備技術領域。

背景技術

從材料學角度，磁性磨料是一種復合材料，即鐵基增強型復合材料，主要由鐵磁相和磨 粒相組成。鐵磁相要求具有良好的導磁性和導電性，常用材料為純鐵粉或鐵基合金粉末。磨 粒相是兼有磨削、研磨和拋光作用的一種具有較高硬度、強度和穩定性的粒狀物質，常用材 料有剛玉、金剛石、氮化硅、碳化硅等。磁性磨料的化學成分及其配比和結構是決定磁性磨 料性能的關鍵因素，這就要求鐵磁相與磨粒相之間保持緊密的結合，并且要有適當的粒度， 還需要有一種合適的制備方法。

目前磁性磨料的燒結方法主要有激光燒結法和熱壓燒結法。其中激光燒結法是采用鐵粉 加普通磨料(Al₂O₃、SiC)，通過加熱、熔化、混合、重凝等物理化學過程制備成一定尺寸的磁 性磨粒。此方法簡單易行，制成的磁性磨粒尺寸合適。缺點是制成的磁性磨粒易氧化、組織 疏松、密度低，磨粒相顆粒易剝落。熱壓燒結法主要是在燒結溫度為1200℃，燒結時間5.5h， 保溫時間2h，用鈦粉、鉬粉作結合劑，熱壓燒結制備所得。該方法缺點是熱壓過程中溫度測 量準確性較差，溫度不均勻，最終質量往往受粉末原始氧化程度影響較大，還與填裝重量的 準確性、磨具尺寸穩定性及壓力有關。而且制的得樣塊破碎難，需要線切割成片、成條再破 碎，難以批量生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種能克服上述缺陷、制造工藝簡單、燒結出的磁性磨料結合強度 和研磨效率都比較理想、有利于實現批量生產的磁性磨料的常壓燒結方法。其技術方案為：

一種磁性磨料的常壓燒結方法，其特征在于包括以下步驟：1)用溶膠凝膠法在鐵磁相表 面包覆無機膜，2)將表面包覆無機膜后的鐵磁相與磨粒相、高溫粘結劑裝入混料器中充分 混合，3)將上述混合后的粉體壓制成坯體并干燥，4)將干燥后的坯體放入電爐中常壓燒結， 5)將燒好的坯體破碎、篩分即得磁性磨料。

為實現發明目的，所述的磁性磨料的常壓燒結方法，步驟1)中鐵磁相成分為純鐵粉或鐵 基合金粉末，鐵基合金粉末中鐵的含量不低于70％，采用溶膠-凝膠法在鐵磁相表面包覆氧 化硅、氧化鋁、硅酸鋁或磷酸鋁無機膜。

為實現發明目的，所述的磁性磨料的常壓燒結方法，步驟2)中磨粒相采用硬度較高且耐 磨的剛玉粉、碳化硅、氮化硼或氧化鋯，高溫粘結劑選用含有O、B、Si、C和P的無機礦化劑， 表面包膜的鐵磁相與磨粒相、高溫粘結劑三者的質量比是1～8.5∶8.5～0.5∶0.5～1。

為實現發明目的，所述的磁性磨料的常壓燒結方法，步驟3)中向混合均勻的粉體中加入 質量分數為5％的PVA溶液做結合劑，加入量為混合粉體總質量的1～3％，攪拌均勻，然后在 50～100MPa下壓制成坯體，將坯體在100℃下干燥5h。

為實現發明目的，所述的磁性磨料的常壓燒結方法，步驟4)中將干燥后的坯體放入電 爐中在850～1300℃進行燒結，燒結時間4～12h，自然降溫。

為實現發明目的，所述的磁性磨料的常壓燒結方法，步驟5)中將燒好的坯體進行破碎， 然后篩分即得磁性磨料。

其工作原理為：本發明在燒結法的基礎上，用高溫無機粘結劑替代鈦、鉬、鎳、鈷等貴 重金屬粘結組分，并通過溶膠-凝膠法對鐵磁相表面包硅膜，降低了高溫下鐵磁相的氧化程度， 改善了鐵磁相與磨粒相的相容性，礦化劑高溫燒結后形成玻璃相組分，既提高了鐵磁相和磨 粒相之間的鍵合力，破碎過程比使用金屬粘結劑更容易，錘擊破碎后顆粒完整性好，基本無 裂紋，制得的磁性磨料結合強度和研磨效率都比較理想，有利于批量化生產。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、用無機粘結劑代替鈷、鉬貴重金屬組分，成本低，且由于磁性磨料的結合劑為無機玻 璃相的礦化劑組分，結合強度高、有脆性，用錘擊破碎的方式即可完成，因此有利于實現批 量生產；

2、采用溶膠-凝膠法對鐵磁相表面包覆無機膜，改善了鐵磁相與磨粒相的相容性，提高 了鐵磁相和磨粒相之間的鍵合力，使得由其制得的磁性磨料耐用度高、使用壽命長、研磨性 能好；

3、在無氣氛保護的條件下制備磁性磨料，制造工藝簡單，易于形成規模生產。

具體實施方式

實施例1：