产业前沿：关于磨砂轮陶瓷结合剂的一些事

1. 结合剂的作用

     结合剂的功用是黏结磨粒形成砂轮，其作用主要体现在以下两个方面：

  （1）使磨料可以成型成磨具。磨料，无论是普通磨料，还是超硬磨料，都是瘠性料，本身不具成型性能，通过加入结合剂、临时粘结剂、湿润剂等使之能够成型，再经过烧成，磨料通过结合剂桥连接起来，得到具有一定强度、硬度的磨具。

  （2）使砂轮具有磨削能力。砂轮的硬度在国外也叫结合度，是指结合剂对磨料的把持强度。可见，结合剂性能直接影响砂轮的硬度，而砂轮硬度，是磨具的一个很重要的性能指标，直接影响了砂轮使用中的种种性能，比如磨削比、自锐性、形状保持性等。技术人员在制定配方时需要根据磨料情况、磨削参数、工件质量要求等，合理选择结合剂类型和配比，以使砂轮具有合适的磨削能力，满足加工要求。

2. 结合剂的种类

如何选择合适的结合剂，主要依据其自身的性能和加工中对磨具的要求而定。下表是常用的结合剂特点及应用范围

2.1 陶瓷结合剂

    普通磨具使用的陶瓷结合剂是黏土、石英、长石等矿物质原料组成的，烧成温度一般在1200℃以上。超硬磨具由于金刚石、CBN的温度敏感性，一般烧成温度都在900℃以下，而传统的陶瓷结合剂耐火度很高，因此实际上超硬磨具使用的“陶瓷结合剂”多是玻璃结合剂，通过化学纯的化合物混合或熔炼配制的。此种结合剂对磨料的结合强度优于树脂。形成磨具后，工作表面容屑性能好，所以不易堵塞、切削锋利、磨削效率高，以及热膨胀量小，容易控制加工精度，这些特点有利于磨削过程的平稳进行。在磨具的整形和修整方面，操作起来相对容易，一般用于粗磨、半精磨，以及接触面大的成型磨削等。

2.2 树脂结合剂

     树脂结合剂最常用的是酚醛树脂（约占80%）。其他常用的树脂还有聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚氨脂等。其本身具有良好的弹性和有抛光作用，形成磨具后，仍具有良好的自锐性，不易堵塞，修整少，而且磨削效率较高，磨削温度较低，磨削的表面光洁度高，所以应用范围十分广泛。

    树脂结合剂相比陶瓷结合剂，对磨粒的把持力要差一些，磨粒的切削刃还没完全磨钝就已脱落，所以如果是不希望磨料脱落的场合，尽量少用树脂结合剂。但树脂结合剂砂轮由于高强度（气孔少）和抗冲击负荷而广泛应用于重磨削作业。重磨削、切断等作业场合，特别是干磨时，由于对加工精度、表面质量要求低，树脂结合剂砂轮效率高，应用得更多。另外，磨削液往往对树脂结合剂有一定的腐蚀性，会降低结合剂的强度，也会降低结合剂对磨料的把持强度，所以镀覆磨料在树脂结合剂砂轮中应用的更多一些。聚酰亚胺树脂的高温强度、耐腐蚀性和耐磨损性都较好，越来越多地应用于金刚石磨具中。有资料说：粒度在W10以细的金刚石砂轮必须使用与其同等粒径的粉末树脂，如树脂粉粒径较大，制造砂轮使用时需要进行粉粹。

2.3 金属结合剂

    金属结合剂是超硬磨具专用结合剂，经常应用于硬质合金工件、钢基硬质合金工件，以及部分非金属材料的半精磨、精磨等。有粉末烧结型、电镀、钎焊等几种，其中粉末烧结型应用最广，而其最常用的是青铜基， 也有钴基、镍基、铁基等。根据应用场合的不同，使用不同体系的金属结合剂。比如，切割石材的金刚石锯片一般是烧结的镍系结合剂；渗入低熔点合金的钨粉用于磨削金刚石工具的金刚石砂轮；WC-Co系金刚石钻头用于地质钻孔。金属结合剂砂轮无气孔，结合强度较树脂、陶瓷结合剂都高，但砂轮的自锐性也相应较差，所以金属结合剂砂轮的修锐是个难题。由于这个原因，金属结合剂砂轮较多地用在石材、玻璃、半导体等相对较容易磨削和对砂轮形状保持性要求不高的应用场合。