Die Materialien, die beim Schleifen eine schneidende Rolle spielen, Läppen und Polieren werden zusammenfassend als Schleifmittel bezeichnet. Die ersten von Menschen verwendeten Schleifmittel waren allesamt natürliche Schleifmittel. Mit der tieferen Forschung zu Schleifmitteln, Die Leute fanden heraus, dass fast alle natürlichen Schleifmittel Aluminiumoxidbestandteile enthalten. Nachdem ich versucht habe, sie zu synthetisieren, Es wurde festgestellt, dass künstlich hergestellte Aluminiumoxid-Schleifmittel eine bessere Leistung aufwiesen als natürliche.

Entwicklungsgeschichte von Aluminiumoxid-Schleifmitteln

Die Entwicklungsgeschichte von Aluminiumoxid-Schleifmitteln

Im 1981, Das US-amerikanische Unternehmen 3M stellte erstmals eine neue Art von Schleifmittel namens vor “Cubitron”, mit einer sehr gleichmäßigen mikrokristallinen Struktur, seine Zähigkeit ist 2.3 mal höher als gewöhnliches Aluminiumoxid, Die Schleifkapazität richtet sich nach dem unterschiedlichen Werkstück, höher als gewöhnliches Aluminiumoxid 1 ~ 3 mal, einfach, die Schärfe der Schneide aufrechtzuerhalten. Danach, Das von der Norton Company entwickelte Schleifmittel namens SG geriet ins Blickfeld der Menschen.

Eigenschaften von keramischen Aluminiumoxid-Schleifmitteln (SG-Schleifmittel)

α-Al2O3 ist eine Aluminiumoxidstruktur, Es hat von allen Phasen des Aluminiumoxids die stabilste Struktur und gehört zum dreiteiligen Kristallsystem. Im Vergleich zu gewöhnlichen Aluminiumoxid-Schleifmitteln, Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmittel weisen herausragendere Eigenschaften auf.

Physikalische Eigenschaften einiger Schleifmittel

Feine Körnung und gleichmäßige Struktur. Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmittel aufgrund seines Sol-Gel-Verfahrens, den Vorbereitungsprozess, die Verteilung der Rohstoffe ist gleichmäßig, Die Reaktion ist abgeschlossen, weniger Verunreinigungen, die erforderliche Sintertemperatur ist niedrig, Daher ist die resultierende Schleifmikrostruktur gleichmäßig, feine Körnung.

Gute Zähigkeit, lange Lebensdauer. Die Zähigkeit des Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmittels ist deutlich höher als bei gewöhnlichem Schmelzkorund-Schleifmittel, beträgt das 1,5- bis 2-fache des letzteren, Die Schleifwärme ist gering, niedrige Schleiftemperatur, Die Beibehaltung der Radform ist gut, hohe Haltbarkeit, Beim Präzisionsschleifen lässt sich leicht eine hohe Präzision sowie Größen- und Formkonsistenz erzielen.

Gute Selbstschärfung, hohe Schleifeffizienz. Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmittel können beim Schneidprozess ständig neue Mikroschneidkanten freilegen, und das Schleifkorn ist immer scharf, So kann eine stabile Schleifleistung aufrechterhalten werden, und es kann für große Schnitttiefen verwendet werden, großes Futter, und Schwerlastschleifen. Weniger häufiges Abrichten der Schleifscheibe, um die Produktionseffizienz effektiv zu verbessern und die Produktionskosten erheblich zu senken.

Gute Vielseitigkeit und hohe Kostenleistung. Es kann zum Trockenschleifen und Nassschleifen verwendet werden, gekühlt durch Wasser oder Öl, und kann zum Schleifen von Eisen- und Nichteisenmetallen verwendet werden, was die Nachteile von CBN und Diamant beim Schleifen ausgleicht, und der Preis ist viel niedriger als bei beiden, und die Wartung ist einfach, und es ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich, und die Wartungshäufigkeit ist geringer, So ist es einfach, die automatisierte Produktion zu realisieren.

Verfahren zur Synthese eines keramischen Aluminiumoxid-Schleifmittelvorläufers

Keramische Aluminiumoxid-Schleifmittel werden im Allgemeinen durch Trocknen gewonnen, Granulieren und Sintern des Vorläufers von Aluminiumoxid wie Aluminiumhydroxid oder dem vorgeschlagenen dünnen Hydrotalcit. Unter ihnen, Die Synthesemethoden für Vorläufer umfassen hauptsächlich die Festphasenmethode und die Flüssigphasenmethode.

Das Flüssigphasenverfahren hat sich aufgrund einer Reihe von Vorteilen, wie zum Beispiel des einfachen Vorbereitungsprozesses, zu einem der am weitesten verbreiteten Verfahren zur Herstellung von Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmitteln entwickelt, geringer Energieverbrauch und geringe Umweltbelastung, Unter diesen ist die Sol-Gel-Methode bei Forschern am beliebtesten.

Zum ersten Mal wurde das Sol-Gel-Verfahren auf die Aluminiumoxid-Schleifmittelsynthese des US-amerikanischen Unternehmens 3M im Patent US4314827 angewendet, das die Technologie einführte: die Verwendung von Al2O3-H2O-Mikropulver (Böhmit) für Aluminiumrohstoffe, Die ersten Rohstoffe und Wasser werden zu einer Suspension vermischt, und dann dem Gummilösungsmittel zugesetzt (z.B, HNO3, HCl, oder Essigsäurelösung, usw.) um es zu einem stabilen Hydrosol zu machen; Fügen Sie dann Modifikator hinzu, um die Gelierung zu fördern, Modifikator sind im Allgemeinen ausgewählte Metalloxide oder deren Salzlösung (wie MgO, ZnO, ZrO2, TiO2, usw.), die Bildung des Gels trocknet und härtet aus, und anschließendes Zerkleinern der Granulierung in die erforderliche Form und Größe der Partikel, kalziniert (volumetrische Schrumpfungsrate von 20 ~ 40%) zum Schleifmittel werden.

Zusätzlich, Je nach Art der verwendeten Rohstoffe kann die Sol-Gel-Methode in die Sol-Gel-Methode mit organischen Metallsalzen und die Sol-Gel-Methode mit anorganischen Salzen unterteilt werden. Der herausragende Vorteil der Verwendung des Metallalkoholsalz-Sol-Gel-Verfahrens zur Herstellung von Aluminiumoxidmaterialien besteht darin, dass eine Dotierung einfach zu realisieren ist, und die hergestellten Nanomaterialien weisen eine gute Gleichmäßigkeit und hohe Reinheit auf. Jedoch, Die Verwendung von Metallalkoholsalzen als Rohstoffe macht den Syntheseprozess kostspielig. In der Zwischenzeit, Der Gelierungsprozess des Alkoholsalzes ist langsam und die Synthesezeit ist lang, was der Verwirklichung der industriellen Produktion nicht förderlich ist. Und anorganisches Salz als Rohstoff für die Sol-Gel-Technologie, einerseits, der Preis der Rohstoffe ist niedriger, weniger schädlich für den menschlichen Körper, andererseits, Der Vorbereitungsprozess ist einfach, Die Anforderungen an die Ausrüstung sind nicht so hoch wie beim Metallalkoholsalz, die Reaktion kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, was die Produktionskosten erheblich senkt und die Förderung erleichtert, aber zur selben Zeit, die Reinheit ist geringer, die Stabilität von Sol-Gel ist schlechter, und es ist oft notwendig, Additive hinzuzufügen, um seine Stabilität zu verbessern.

Sintern von keramischem Aluminiumoxid-Schleifmittel

Das Sintern ist der wichtigste Teil der Herstellung von keramischen Aluminiumoxid-Schleifmitteln. Die Auswahl eines sinnvollen Sintersystems hängt nicht nur von der Effektivität des vorherigen Produktvorbereitungsprozesses ab, sondern hat auch einen wichtigen Einfluss auf die Mikrostruktur und Dichte des Schleifmittels. Dies wiederum wirkt sich auf die Leistung des Produkts aus, wie Schleifbarkeit, Stärke, Zähigkeit und Härte. Keramisches Aluminiumoxid-Schleifsintern, hauptsächlich festes Sintern bei Atmosphärendruck, Heißdrucksintern, heißisostatisches Drucksintern, Mikrowellen-Sintern, Entladungsplasmasintern und so weiter.

Festkörper-Atmosphärendruck-Sinterverfahren

Der Sinterprozess bei Atmosphärendruck wird ohne äußere Antriebskraft durchgeführt, Die treibende Kraft beim Sintern beruht hauptsächlich auf Änderungen der freien Energie der Oberfläche des Keramikpulvers, das ist, die Oberflächenenergie des Pulvers nimmt ab, die Reduzierung der Oberfläche. Aufgrund der geringen Sintertriebkraft, Daher ist die Sintergeschwindigkeit bei Atmosphärendruck niedrig, es ist schwierig, die theoretische Dichte zu erreichen. Normalerweise ist die Korngröße des Festphasensinterns von Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmitteln bei Atmosphärendruck größer, die Sintertemperatur ist höher, Der Sinterzyklus ist lang, Energieverbrauch.

Heißpress-Sinterverfahren

Beim Heißdrucksintern wird das Pulver auf hohe Temperaturen erhitzt und gleichzeitig eine unidirektionale axiale Spannung ausgeübt, so dass die Verdichtung des Sinterkörpers hauptsächlich von der Rolle des ausgeübten Drucks und der Vervollständigung der Stoffmigration abhängt. Das Heißpresssintern kann in das Vakuum-Heißpresssintern unterteilt werden, Atmosphären-Heißpresssintern und kontinuierliches Heißpresssintern. Durch Heißpresssintern kann die Sintertemperatur gesenkt werden, hemmen das Kornwachstum, aber aufgrund des unidirektionalen Drucks, Dies führt zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung im Barren, die endgültige Dichteverteilung im Sinterkörper ist nicht gleichmäßig, und Heißpresssintergeräte sind teuer, Hohe Kosten.

Isostatischer Sinterprozess

Das Grundprinzip des heißisostatischen Pressens besteht darin, dass das gesinterte Material zunächst im Glas eingeschlossen wird, und dann im Heizprozess den ausgeglichenen Gasdruck jeder Phase anzuwenden, mit Hilfe von hoher Temperatur und hohem Druck zusammen, um das Material zu verdichten, so dass die Materialmikrostruktur gleichmäßiger ist. Durch heißisostatisches Sintern können komplexe Produktformen erhalten werden. Jedoch, Heißisostatisches Sintern erfordert eine Einkapselung oder Vorsinterung des Barrens, und die Druckbedingungen sind relativ hart, Daher ist die eigentliche Operation schwierig.

Mikrowellen-Sinterprozess

Beim Mikrowellensintern wird die Mikrowelleninteraktion mit dem Medium genutzt, aufgrund dielektrischer Verluste und der Oberfläche des Keramikrohlings sowie der inneren Erwärmung eines Sinterverfahrens. Im Vergleich zur herkömmlichen Sintermethode, Mikrowellensintern bietet die Vorteile einer internen Erwärmung, schnelles Sintern, Verfeinerung der materiellen Organisation, Verbesserung der Materialeigenschaften und hohe Effizienz und Energieeinsparung. Es handelt sich um eine vielversprechende Sintermethode für nanokeramische Materialien. Jedoch, Das Mikrowellen-Sinterverfahren kann nicht zum Sintern aller keramischen Materialien eingesetzt werden, denn einige Keramikmaterialien sind selbst nicht für das Mikrowellensintern geeignet, sowie das Sintern von abrasiven Proben in der Mikrowelle neigen zu Verbiegungen und Rissen, und die Temperaturgleichmäßigkeit im Sinterprozess muss verbessert werden. Der Reaktionsmechanismus des Mikrowellensinterns von keramischen Aluminiumoxid-Schleifmitteln muss weiter untersucht werden.

Plasmaentladungssintern

Plasmaentladungssintern, wird auch als elektrisches feldunterstütztes Sintern bezeichnet, ist eine druckunterstützte Plasma-Schnellsintertechnik, die gepulste Elektronenentladungen nutzt, um sofort hohe Temperaturen zwischen Pulverpartikeln zu erzeugen. Es zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: durch die strenge Kontrolle der Temperatur, Die durch das lokalisierte Plasma zwischen den Pulverpartikeln erzeugte gepulste elektronische Erwärmung führt nicht zu einer Kornvergröberung, und die Integrität der ursprünglichen Struktur kann aufrechterhalten werden; Durch die synergistische Nutzung von elektrischer Energie und mechanischem Druck können Nanopartikel schnell integriert werden, ohne die ursprüngliche Partikelgröße des Pulvers zu beeinträchtigen; Das zwischen den Pulverpartikeln erzeugte gepulste Entladungsplasma trägt dazu bei, die oberflächliche Oxidationsschicht zu entfernen, erhöhen die Oberflächenaktivität, und das Sintern fördern.

Zusammenfassung

Die keramischen Aluminiumoxid-Schleifmittel wurden mithilfe eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt, was theoretisch die Homogenität der chemischen Zusammensetzung des Systems gewährleistet. Darüber hinaus, Der Sinterprozess unterscheidet sich von den herkömmlichen Schleifmitteln aus geschmolzenem Aluminiumoxid, was andererseits dafür sorgt, dass die Schleifkörner polykristallin gesintert werden und die Sintertemperatur gesenkt wird, Dadurch wird die Zähigkeit unter der Voraussetzung unveränderter Härte verbessert. Da sich der Herstellungsprozess von keramischen Aluminiumoxid-Schleifmitteln von dem herkömmlicher Aluminiumoxid-Schleifmittel unterscheidet, Dadurch entsteht eine andere Mikrostruktur als bei gewöhnlichen Aluminiumoxid-Schleifmitteln. Deswegen, Keramik-Aluminiumoxid-Schleifmittel weisen viele Eigenschaften auf, die sich hinsichtlich der Schleifleistung von gewöhnlichen Schleifmitteln auf Aluminiumoxidbasis unterscheiden, mit den Vorteilen hoher Festigkeit, hohe Zähigkeit, gute Selbstschärfe, hohe Schleifeffizienz, lange lebensdauer und so weiter. Das Aufkommen keramischer Aluminiumoxid-Schleifmittel wurde durch die Mechanik begünstigt, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie, Füllt die Lücke zwischen gewöhnlichen Schleifmitteln und superharten Schleifmitteln, und gilt als revolutionäre neue Generation von Schleifmitteln auf Aluminiumoxidbasis mit breiten Entwicklungsperspektiven.

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