樹脂結合劑所用的磨料品種有:棕剛玉(A)、白剛玉(WA)、單晶剛玉(SA)、微晶剛玉(MA)、鉻剛玉(PA)、鋯剛玉(ZA)、黑剛玉(BA)等剛玉系列磨料;黑碳化硅(C)、綠碳化硅(GC)、立方氮化硅(SC)、立方碳化硼(BC)系列磨料;超硬磨料的人造金剛石(RVD、MBD、SCD、SMD、DMD、M-SD)和立方氮化硼(CBN、M-CBN)。
制造樹脂磨具的磨料對磁性物質含量要求不高,但對磨料顆粒表面質量要求嚴格。因為磨料表面附著有石墨與灰塵,能降低和削弱樹脂和磨粒的粘結力,導致磨具的硬度和強度降低。為了提高磨料與結合劑的黏結能力,并改善磨料的強度、韌性、耐磨性等,應對 磨料進行必要的附加處理。磨料的處理方法有煅燒、顆粒整形、表面涂附、表面腐蝕等。
1磨粒的煅燒處理
剛玉磨料經800~1300℃、2~4h的煅燒,可明顯提高磨粒的顯微硬度、韌性和親水性。溫度超過1300℃后,磨粒性能下降。煅燒處理對剛玉磨料有明顯效果,對SiC磨料效果不明顯。
2選用專門的工藝制造磨粒
采用熔塊法產生剛玉磨料,熔塊法具有結晶顆粒大的特點,使得磨料顆粒強度增大,硬度提高。在磨粒加工方法上采用對滾方法加工。可增加片狀和劍狀顆粒,同時保證磨料表面粗糙。對滾加工后再經篩選,可提高磨料基本粒的含量及力度的均勻性,并清理雜物、粉塵和粗粒。
3磨料表面涂附處理
是在磨料表面涂上一層薄薄的物質,再經熱處理、松散過篩。其作用是提高磨粒表面的親水性和加大表面粗糙度。涂附處理方法有金屬鹽處理、樹脂處理、陶瓷液-硅烷處理及堿腐蝕處理。剛玉磨料根據對磨具的要求不同,而選用不同的涂附處理方法對磨料進行處理。
4超硬表面的鍍覆處理
超硬磨料表面鍍上一層不同材料的鍍膜層,就成為不同性能的新品種磨料。鍍覆的目的是賦予超硬磨料顆粒及特殊的理化性能,從而改善磨料的性能和使用效果,提高磨具耐用度。
產用的鍍膜材料有銅、鎳、鉬、銅合金,銅錫鈦合金,非金屬材料的陶瓷、碳化鈦、氮化鈦等難熔硬質材料。
目前,普遍采用鍍銅、鍍鎳的金剛石及CBN磨料制造樹脂磨具,大約有90%的樹脂結合劑金剛石磨具采用鍍金屬薄膜的金剛石磨料。使用鍍附CBN磨料,可以使磨粒脫離數從60%降至30%。鍍銅磨料用于干磨,鍍錫磨料用于濕磨。鍍附超硬磨粒具有以下優點。
1A.磨粒強度提高30%~60%。RVD金剛石及CBN是脆性材料,在鍍上一層銅或鎳薄膜后,改善脆性,可以承受較大的外力沖擊。同時,在鍍覆過程中,鍍液滲入磨料表面裂紋、氣孔和空穴,從而修補了缺陷,使RVD金剛石與CBN磨粒得到強化。
2B.改善樹脂結合劑對超硬材料的潤濕性,從而提高樹脂對磨粒的黏結性能,增加了磨具的耐用度。試驗證明,未經鍍覆的超硬磨具干磨硬質合金時,大約有70%的磨粒未充分利用而直接脫落,而鍍覆RVD金剛石及CBN磨具。可大大改善磨粒的脫落情況。
3C.金屬鍍膜對RVD金剛石及CBN起到了良好的熱屏障作用。在磨削過程中產生的磨削熱首先傳到金屬膜上,并通過金屬膜傳遞給結合劑,因此磨削熱積聚較少,使RVD金剛石及CBN周圍樹脂結合劑達到碳化溫度而分解的概率就少得多,保證了樹脂結合劑對磨粒的黏結強度,能充分發揮磨粒的磨削作用。
4D.鍍膜金屬可使RVD金剛石及CBN的自銳性降低,因而在磨削過程中增加磨床動力消耗10%~20%。
5E.要適當調整樹脂結合劑的配方,合理選擇磨料濃度。樹脂結合劑超硬磨具的磨料粒度較細,選用粗粒度磨粒加劇砂輪損耗,一般粒度選擇100μm/120μm以下至微粉。樹脂磨具選用磨料濃度較低,一般RVD金剛石磨具的濃度為25%~100%,常用磨料濃度為75%~100%;CBN磨具的磨料濃度為75%~100%。粗磨用的粗粒度磨具宜采用高濃度,精磨用的細粒度磨具宜采用低濃度。