Introducció als nano-enquadernadors de ceràmica
Els aglutinants nano-ceràmics són agents d'unió especialitzats per a eines superabrasives, basats en un sistema convencional de vidre ceràmic de borosilicat{-de baixa temperatura (SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-R₂O), millorat mitjançant la incorporació de pols de nanoescala ({5}) Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂) per aconseguir millores significatives en el rendiment general mitjançant l'enfortiment de gra fi-i el reforç interfacial. S'utilitzen principalment en moles de diamant/CBN, discos i eines de vestir.
Sistema de fórmula base (tipus de-temperatura baixa)
Matriu de fase de vidre: SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, òxids de metalls alcalins/alcalino-terrosos (Li₂O, Na₂O, CaO)
Fase de modificació nano-: 5-50 nm d'alúmina, sílice, titani, zirconi; petites quantitats de fosfats, fluxos i ajudes de sinterització
Descripció dels productes
L'elevada superfície específica de les nano-partícules afavoreix la densificació durant la sinterització, donant lloc a efectes pronunciats de reforç-de gra fi. La resistència a la flexió augmenta entre un 25% i un 40%, proporcionant una retenció més forta d'abrasius de diamant i CBN, reduint la pèrdua de gra i l'estellament de les vores durant la mòlta d'alta-velocitat.
A causa de l'activitat superficial extremadament elevada de les nano-pols, la temperatura de sinterització es pot reduir de 900 a 1100 graus a 750 a 850 graus, minimitzant els danys tèrmics, com ara la grafitització de diamants i la transformació de fase CBN, alhora que s'estalvia energia i es redueix el consum.
El coeficient d'expansió lineal es pot ajustar, oferint una millor combinació amb diamant/CBN, donant lloc a tensions internes residuals més baixes després de la sinterització. Això redueix el trencament i la deformació de les rodes, garantint una excel·lent estabilitat dimensional.
Els porus fins i controlables proporcionen un equilibri entre la duresa i les propietats d'-autoafilat. Durant la mòlta, el desgast de l'enquadernador és uniforme, evitant l'obstrucció a gran-escala de la mola i permetent una qualitat d'acabat superficial superior.
Resistent a l'estovament a altes temperatures, cosa que garanteix la seguretat en la mòlta en sec o a-alta velocitat. Resistent a l'erosió química dels fluids de tall, augmentant la vida útil de l'eina en més d'un 30%.
Adequat per a premsat en sec, fosa antilliscant, fosa de cinta i impressió 3D-ideal per a rodes ultra-fines, rodes petites de precisió i micro-capçals de rectificat.
Mecanismes d'enduriment i enfortiment
Enfortiment-de gra fi:El refinament del gra després de la sinterització augmenta els límits del gra, que dificulten la propagació de les esquerdes i redueixen la fragilitat de la ceràmica.
Enduriment de transformació (amb nano-zirconi):La transformació en fase martensítica de la zirconia a les puntes de les esquerdes absorbeix energia, millorant significativament la resistència a l'estella i al trencament.
Millora de la humectació en fase líquida:Les nano-pols milloren la humectabilitat del vidre fos cap a les partícules abrasives, donant lloc a una unió de la interfície més forta.
Nano-pont de partícules:La nano-fase omple els buits de la matriu de vidre, formant estructures de fixació que milloren la resistència a la fractura.
Materials de rodes de cadena de rodets mètriques
Mètode-Gel Sol (de gamma-alta)
Dispersió uniforme de nanoprecursors sense aglomeració, donant la màxima força de lligant. Ideal per a rodes ultra-precises i ultra-fines, encara que relativament costoses.
Mescla de fresat de boles humides (principal per a la producció en massa)
Pols de vidre de mida micro- barrejada amb nano-òxids mitjançant un fresat de boles ultra-perllongades, aconseguint una dispersió uniforme amb un alt cost-efectivitat{-molt adoptat a la indústria.
Procés compost de gel de polímer
Suprimeix l'aglomeració de nano-partícules, permet controlar la porositat després de la sinterització a baixa-temperatura, que s'utilitza habitualment a les moles de CBN d'alta-velocitat.
Escenaris d'aplicació típics
1. Eines superabrasives (ús més gran)
Mòltes de ceràmica CBN: rectificat cilíndric i sense centre de precisió externa/interna d'acer d'alta-velocitat, acer de rodaments, acer inoxidable i aliatges de titani.
Moles de ceràmica de diamant: tall de carbur cimentat, ceràmica, safir, PCB, hòsties de semiconductors i hòsties de silici fotovoltaic.
Discs de tall ultra-fins, micro-capçals de rectificat, moles de rectificat en forma de CNC-i rotllos de diamant.
2. Altres aplicacions
Carburs cementats nano-ceràmics: substitueixen la fase d'aglutinant de cobalt per a eines de tall a alta-temperatura i resistents a la corrosió-.
Components ceràmics de precisió, substrats electrònics i capes d'unió refractàries -resistents al desgast.
Tendències de desenvolupament de la indústria
Nano-modificació composta: combinació de nano-òxids amb bigotis o compostos de grafè, aconseguint tant una gran resistència com una alta tenacitat;
Formulacions sense plom-baixa-temperatura-de fusió-baixa: nano-sistemes eco-de fosfat de liti-bor;
Modificació funcional: addició de nano{0}}farcits tèrmicament conductors per millorar la dissipació de la calor en la mòlta en sec;
Enllaços nano-de gra ultra-gran fi adequats per a la mòlta de mirall d'ultra-precisió amb nano-diamants i abrasius en pols micro{-.