Способ изготовления абразивного материала Советский патент 1984 года по МПК C22C29/02 C04B35/565 

4

СО Изобретение относится к изготов лению электропроводящих керамик и может быть использовано при производстве абразивных изделий на ке рамической связке, преимущественно для виброабразивного электрохимического шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов. В современной металлобработке прогрессивным способом является виброабразивное шлифование с испол зованием специальных формованных абразивных изделий - галтовочнах тел, состоящих из шлифовальных зерен и связки. Перспективным направ лением для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов являет ся виброабразивная электрохимическая обработка (ВЭХО). Эффективность ВЭХО зависит от плотности тока на обрабатываемой поверхности, ишифующей способности галтовочных тел и их износостойкос ти. Одним из путей повышения плотности тока при оптимальном напряже нии на электродах и электропроводности электролита является создани электропроводных галтовочных тел. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дости гаемому результату является способ изготовления абразивного материала (шлифовальных кругов ) из карбида кремния на керамической связке, включающий смешение карбида кремния с керамической связкой, формование и обжиг в воздушной атмосфере.. Абразивно-керамическая смесь содержит , мае . %: Карбид кремния . 72,4 Керамическая связка 27,6 а керамическая связка состоит из ис ходных компонент-ов в следующем соотношении, мае.%: Полевой шпат .51 бентонитовая глина 10 , Каолин39 Заформованные и высушенные заготовки шлифовальных кругов обжигают в туннельной печи при 1280-1300 G в течение 7 ч в воздушной атмосфере ги. Однако известный состав абразив но-керамическоП смеси не позволяет получить абразивный инструмент, обл дающий токопроводными свойствами. Кроме того, при обжиге в воздушной атмосфере происходит частичное окисление карбида кремния кислородом воздуха до SiO иSiO , что приводит к получению пористых изделий с повышенной истираемостью. Цель изобретения - снижение уде ного -сопротивления и повышение сто кости материала при виброабразивной электрохимической обработке. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления абразивного материала, включающему смешение карбида кремния с керамической связкой, формование и обжиг, В смесь дополнительно вводят порошок металлической меди при следующем соотйошении, мас.%: Карбид кремния 25-35 Порошок металлической меди4-15 Керамическая связа Остальное а обжиг осуществляют в атмосфере окиси углерода при соотношении СО:С02 3:1-9:1. Шлифующие свойства изделиям сообщает карбид кремния, а электропроводящие свойства - мелкодисперсный порошок (фракции 45 мкм) металлической меди, тщательно перемешанный с щелочной алюмокремнеземистой керамической связкой, состоящей из полевого шпата, бентонита и талька. Содержание компонентов в керамической массе составляет, мас.%: .Sic . , 25,0-35,0 Си4,0-15,0 ,49-30,42 9,65-6,89 2,02-1,44 12,08-8,63 0,66-0,47 3,10-2,15 -f KjO В процессе обжига в зависимости от газовой атмосферы возможно протекание следующих окислительных и восстановительных Превращений: Sic + I 0 SiO -f -C J Sic + 202 SiOj СО ; (2) 2Cu + 02 2CuOj(3) + CO 2Fe + C02) Si02 + CO SiO + C02i (5) Na20 -f CO 2Na + COg i (6) которые оказывают основное влияние на процесс спекания изделий и их прочностные и абразивные свойства. Исходными и. конечными составляющими газовой атмосферы являются СО и СО. , соотношение между которыми и определяют протекание физико-химических превращений. Из констант равновесия реакций (1) - (6) следует, что при соотношении СО к СО2 3:1 - 9:1 возможна лишь реакци (4), т.е. восстановление Fe20a связки до металлической формат j шлифовальный материал - карбид кремния и электропроводящая составляющая nopoiuoK меди защищены от окисления. Остальные компоненты связки переходят в стеклообразное состояние и способствуют в процессе охлаждения изделий хорошему спеканию и уплотнению 1ликроструктуры.

Восстановление Fe Oj до металлической составляющей приводит лишь к повышению эффекта электропроводности изделий,

При соотношении СО к COj менее 3:1 проходят реакции (1) - (3), т.е. разложение шлифовального материала и окисление электропроводящей составляющей, что приводит к получению пористых изделий с пониженными шлифующими и электропроводными свойствами.

При соотношении СО к СО более 9:1 проходят реакции (4) - (6), т.е восстановление SiOj t щелочной связки, что приводит к снижению процесса стеклообразования связки и уплотнения микроструктуры. и получению пористых изделий.

Пример. Исходные компоненты абразивно-керс1мической массы берут при следующем соотношении, мас.%: Карбид кремния 30,0 Порошок меди 10,0 Полевой шпат20,1

Бентонитовая глина 30,0 Тальк9,9

Тщательно перемешивают, увлажнйют до содержания влаги 20%, вакуумируют для усреднения и дегазации

массы, формуют через гидропресс методом экструдирования для получения галтовочных тел определенной форгфл. (например, цилиндрической, призматической ) и сушат при 120 t50°C в течение -240110 мин. Высушенные изделия обжигают в печи в неокислительной атмосфере при 1280с в течение 150 мин- при различной газовой среде, с

последующим охлаждением.Галтовочные тела, полученные предлагаемым способом, -обжигают в лабораторной печи с графитовым нагревателем (в печи Таммана и газовой атмосфере .с различным содержа-. нием СО и С02 за счет дополнительного введения графитовой засыпки при соотношении составляющих, указанном

в таблице.

Как видно из таблицы, абразивный инструмент для виброабразивной электрохимической обработки, полученный по предлагаемому способу,

имеет удельное электросопротивление на 4-7 порядков ниже, плотность на 11-31% выше и истираемостьна 50-84% ниже, чем по известному способу.

. . .

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗИВНОГО МАТЕРИАЛА, включающий смешение карбида кремния с керамической связкой, формование и Обжиг, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного сопротивления и понижения стойкости материала при виброабразивной электрохимической обработке, в смесь дополнительно вводят порошок металлической меди при следующем соотношении компонентов , мае.%: Карбид кремния 25-35 Порошок металлической меди4-15 Керамическая связС 9 ка Остсшьное а обжиг осуществляют в атмосфере (Л соотношении оксидов углерода при СО:С02 3:1-9:1.

15

25

60

15

60

25

15

25

60

4

35

61

4

35

61

9,0 5,9-10 2,30

35

61

3,0 3,5-103 2,56

10

60

30

60 50 54 69 72 64

1,09 1,36 1,27 0,85 0,76 е,98

79

0,56

28 30 60 4,7 9,0 30 60 10 72,4 Воздуш известнаяный

Продолжение таблицы 0,9-10 2,63 0,45 84 4,710 2,40 20 0,63 77 б,3.109 2,0 2,75