Introduktion til nano-keramiske bindemidler
Nano-keramiske bindemidler er specialiserede bindemidler til superslibende værktøjer, baseret på et konventionelt-lavtemperaturborosilikat keramisk glassystem (SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-R₂O₃-R₂O₃-R₂O₃-R₂O₃-R₂O₂O, der inkorporerer nanos, f.eks. Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂) for at opnå betydelige forbedringer i den samlede ydeevne gennem fin-forstærkning og grænsefladeforstærkning. De bruges primært i diamant/CBN slibeskiver, skiver og slibeværktøjer.
Basisformelsystem (lav-temperaturtype)
Glasfasematrix: SiO2, B2O3, Al2O3, alkali/jordalkalimetaloxider (Li2O, Na2O, CaO)
Nano-modificerende fase: 5-50 nm aluminiumoxid, silica, titaniumoxid, zirconiumoxid; små mængder fosfater, flusmidler og sintringshjælpemidler
Produktbeskrivelse
Det høje specifikke overfladeareal af nano-partikler fremmer fortætning under sintring, hvilket resulterer i udtalte finkornsforstærkende effekter. Bøjningsstyrken øges med 25 %-40 %, hvilket giver stærkere tilbageholdelse af diamant- og CBN-slibemidler, hvilket reducerer korntab og kantafslag under høj-slibning.
På grund af den ekstremt høje overfladeaktivitet af nano-pulvere kan sintringstemperaturen reduceres fra 900-1100 grader til 750-850 grader, hvilket minimerer termiske skader såsom diamantgrafitisering og CBN-fasetransformation, samtidig med at der spares energi og reduceres forbruget.
Lineær ekspansionskoefficient kan indstilles, hvilket giver bedre matchning med diamant/CBN, hvilket resulterer i lavere indre restspændinger efter sintring. Dette reducerer hjulrevner og deformation, hvilket sikrer fremragende dimensionsstabilitet.
Fine, kontrollerbare porer giver en balance mellem sejhed og selv-slibende egenskaber. Under slibning er bindemidlets slid ensartet, hvilket forhindrer stor-tilstopning af slibeskiven og muliggør en højere overfladefinishkvalitet.
Modstandsdygtig over for blødgøring ved høje temperaturer, hvilket sikrer sikkerhed ved tør eller høj-slibning. Modstandsdygtig over for kemisk erosion fra skærevæsker, øger værktøjets levetid med over 30 %.
Velegnet til tørpresning, slipstøbning, tapestøbning og 3D-print-ideel til ultra-tynde hjul, små præcisionsskiver og mikro-slibehoveder.
Forstærkende og forstærkende mekanismer
Fin-kornforstærkning:Kornforfining efter sintring øger korngrænserne, hvilket hindrer sprækkeudbredelse og reducerer keramisk skørhed.
Transformationshærdning (med nano-zirconia):Martensitisk fasetransformation af zirconia ved revnespidser absorberer energi, hvilket væsentligt forbedrer modstanden mod afslag og brud.
Forbedret væskefasebefugtning:Nano-pulvere øger fugtigheden af smeltet glas mod slibende partikler, hvilket fører til stærkere grænsefladebinding.
Nano-partikelbro:Nano-fase udfylder huller i glasmatricen og danner faste strukturer, der forbedrer brudsejheden.
Materialer af metrisk rullekædekædehjul
Sol-gelmetode (høj-End)
Ensartet spredning af nano-prækursorer uden agglomerering, hvilket giver den højeste bindemiddelstyrke. Ideel til ultra-præcision og ultra-tynde hjul, selvom de er relativt dyre.
Vådkuglefræserblanding (mainstream til masseproduktion)
Glaspulver i mikro-størrelse blandet med nano-oxider via langvarig ultra-fin kugleformaling, der opnår ensartet spredning til høj omkostningseffektiv-effektivitet-, der er bredt udbredt i industrien.
Polymer Gel Composite Process
Undertrykker nano-partikelagglomerering, muliggør kontrolleret porøsitet efter lav-temperatursintring, almindeligvis brugt i høj-CBN-slibeskiver.
Typiske anvendelsesscenarier
1. Superslibende værktøjer (største brug)
Keramiske CBN-slibeskiver: Præcisions udvendig/indvendig cylindrisk og centerløs slibning af høj-stål, lejestål, rustfrit stål og titanlegeringer.
Diamantkeramiske slibeskiver: Skæring af hårdmetal, keramik, safir, PCB'er, halvlederwafere og fotovoltaiske siliciumwafers.
Ultra-tynde skæreskiver, mikro-slibehoveder, CNC-formede slibeskiver og diamantbearbejdningsvalser.
2. Andre applikationer
Nano-keramiske cementerede karbider: Erstatning af koboltbindefase til høj-temperaturskæring og korrosionsbestandigt-værktøj.
Præcisions keramiske komponenter, elektroniske substrater og slidbestandige- ildfaste limlag.
Brancheudviklingstendenser
Komposit nano-modifikation: kombination af nano-oxider med whiskers eller grafenkompositter, der opnår både høj styrke og høj sejhed;
Lav-temperatur, lavt-bly-fri formuleringer: miljøvenlige-lithium-borphosphat-nano-systemer;
Funktionel modifikation: tilføjelse af termisk ledende nano-fyldstoffer for at forbedre varmeafledning ved tørslibning;
Ultra-finkornet nano-bindinger velegnet til ultra-spejlslibning ved hjælp af nano-diamanter og mikro-pulverslibemidler.