陶瓷結(jié)合劑磨具是磨料磨具行業(yè)的重要組成部分，相較于金屬結(jié)合劑磨具與樹脂結(jié)合劑磨具，其具有耐熱性好、多孔結(jié)構(gòu)易散熱、易排屑、磨削彈性形變小、磨削精度高、自銳性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。陶瓷結(jié)合劑磨具的性能很大程度上取決于陶瓷結(jié)合劑的性能，而陶瓷結(jié)合劑的性能與其組成成分和制備工藝相關(guān)。

        作為超硬材料行業(yè)常用的金剛石磨料，耐高溫性能較差，所以其所需結(jié)合劑應(yīng)具有較低的燒結(jié)溫度以及合適的流動性和熱膨脹系數(shù)。R2O- Al2O3-
B2O3- SiO2體系是金剛石砂輪常用的一種陶瓷結(jié)合劑體系，不同的組分具有不同的作用，對磨具性能有不同的影響。

        這篇文章通過改變結(jié)合劑中Al2O3、B2O3和SiO2的含量進(jìn)行燒結(jié)分析，探討不同組分含量對結(jié)合劑各性能的影響情況，以期給大家使用陶瓷結(jié)合劑和改善金剛石砂輪性能提供一些有價(jià)值的指導(dǎo)。

        結(jié)合劑的耐火度分析

        結(jié)合劑的耐火度是直接影響磨具燒成溫度的性能指標(biāo)。B2O3在陶瓷結(jié)合劑中具有降低耐火度的作用，而SiO2和Al2O3在陶瓷結(jié)合劑中會使結(jié)合劑耐火度升高，且Al2O3對結(jié)合劑耐火度的影響要比SiO2的影響大。

        結(jié)合劑的流動性分析

        結(jié)合劑的流動性是反映結(jié)合劑在高溫熔融狀態(tài)下黏度變化的參數(shù)，結(jié)合劑的流動性越高，其與磨料的結(jié)合性能越好。B2O3在陶瓷結(jié)合劑中具有提高結(jié)合劑流動性的作用，而Al2O3則會使陶瓷結(jié)合劑的流動性降低。

        結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)分析

        為了使燒結(jié)過程中陶瓷結(jié)合劑與磨料之間具有更好的把持力，避免結(jié)合劑與磨料界面之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此陶瓷結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)需要與磨料的熱膨脹系數(shù)相匹配。陶瓷結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)是由各組分的含量及形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定的。當(dāng)結(jié)合劑中Al2O3 + B2O3 和Na2O 的摩爾比n(Al2O3 +B2O3) / n(Na2O)＜1 時(shí)， Al2O3 和B2O3 會與Na2O中的氧離子結(jié)合形成[AlO4] 和[BO4]，參與到結(jié)合劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，令結(jié)合劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密化，進(jìn)而降低結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)；當(dāng)n(Al2O3 + B2O3) / n(Na2O)＞1 時(shí)，Na2O 中的氧離子不足， Al2O3和B2O3 形成[AlO3]和[BO3] 三角體，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密性降低，導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)升高。

        受Al2O3、B2O3和SiO2含量的共同影響，Al2O3和SiO2含量增加通常能夠提高結(jié)合劑的抗折強(qiáng)度，而B2O3的影響因Al2O3含量不同而變化。

        結(jié)合劑的顯微硬度分析

        當(dāng)SiO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65% 時(shí)，結(jié)合劑中B2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10% 上升至25%，結(jié)合劑的顯微硬度上升35 MPa；當(dāng)Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% 時(shí)，結(jié)合劑中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)由15% 上升至30%，結(jié)合劑的顯微硬度上升60 MPa；當(dāng)B2O3  質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 時(shí)，結(jié)合劑中SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)由55% 上升至70%，結(jié)合劑的顯微硬度上升93 MPa。因此可以推斷，各組分對結(jié)合劑顯微硬度提高的影響為SiO2> B2O3> Al2O3。

        金剛石砂輪用的陶瓷結(jié)合劑，往往組分少則五六種，多則十余種，按照玻璃網(wǎng)絡(luò)學(xué)說，各組分又分為網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)修飾體，網(wǎng)絡(luò)中間體，功能不同，影響各異。超硬制品行業(yè)專業(yè)研究陶瓷結(jié)合劑的多在高校，因?yàn)椴ＡУ膹?fù)雜性，至今連玻璃形成學(xué)說也沒定論，加之其性能的重要性，所以研究價(jià)值還是非常大的。大家可以看到，高校里對玻璃不同體系、不同成分的研究成果林林總總，但是另一個(gè)不爭的事實(shí)：普遍超硬制品生產(chǎn)企業(yè)缺乏相關(guān)的研究，多年來死守一兩種陶瓷結(jié)合劑，導(dǎo)致砂輪制品難有質(zhì)的突破。