Въведение в нано-керамичните свързващи вещества
Нано-керамичните свързващи вещества са специализирани свързващи агенти за суперабразивни инструменти, базирани на конвенционална ниско{1}}температурна система от боросиликатно керамично стъкло (SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-R₂O), подобрена чрез включване на нано-мащабни оксидни прахове (като нано Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂) за постигане на значителни подобрения в цялостната производителност чрез укрепване на фини-зърна и междинно подсилване. Те се използват предимно в диамантени/CBN шлифовъчни дискове, дискове и инструменти за обработка.
Система за основна формула (тип с ниска-температура)
Матрица от стъклена фаза: SiO₂, B₂O3, Al2O3, оксиди на алкални/алкалоземни метали (Li₂O, Na2O, CaO)
Нано{0}}модифицираща фаза: 5–50 nm алуминиев оксид, силициев диоксид, титаний, цирконий; малки количества фосфати, флюсове и спомагателни вещества за синтероване
Описание на продуктите
Високата специфична повърхност на нано-частиците насърчава уплътняването по време на синтероване, което води до ясно изразен ефект на укрепване на фините-зърна. Якостта на огъване се увеличава с 25%–40%, осигурявайки по-силно задържане на диамантени и CBN абразиви, намалявайки загубата на зърно и отчупването на ръбовете по време на високо-скоростно шлайфане.
Благодарение на изключително високата повърхностна активност на нано-праховете, температурата на синтероване може да бъде намалена от 900–1100 градуса до 750–850 градуса, минимизирайки термичните щети като диамантена графитизация и CBN фазова трансформация, като същевременно спестява енергия и намалява консумацията.
Коефициентът на линейно разширение е регулируем, предлагайки по-добро съвпадение с диамант/CBN, което води до по-ниски остатъчни вътрешни напрежения след синтероване. Това намалява напукването и деформацията на колелата, осигурявайки отлична стабилност на размерите.
Фините, контролируеми пори осигуряват баланс между издръжливост и само{0}}заточващи се свойства. По време на шлайфане износването на свързващото вещество е равномерно, предотвратявайки широко{2}}запушване на шлифовъчния диск и позволявайки по-високо качество на повърхността.
Устойчив на омекване при високи температури, гарантиращ безопасност при сухо или високо{0}}скоростно смилане. Устойчив на химическа ерозия от режещи течности, увеличава живота на инструмента с над 30%.
Подходящо за сухо пресоване, леене чрез плъзгане, леене на лента и 3D печат-идеално за ултра-тънки колела, прецизни малки колела и микро-шлифовъчни глави.
Заздравяващи и укрепващи механизми
Фино{0}}укрепване на зърната:Усъвършенстването на зърното след синтероване увеличава границите на зърното, което възпрепятства разпространението на пукнатини и намалява чупливостта на керамиката.
Трансформационно закаляване (с нано-цирконий):Мартензитната фазова трансформация на циркониевия оксид в върховете на пукнатините абсорбира енергия, като значително подобрява устойчивостта на отчупване и счупване.
Подобрено омокряне на течна фаза:Нано{0}}праховете подобряват омокряемостта на разтопеното стъкло спрямо абразивните частици, което води до по-здраво свързване на интерфейса.
Преодоляване на нано-частици:Нано-фазата запълва празнините в стъклената матрица, образувайки закрепващи структури, които подобряват якостта на счупване.
Материали на метричното зъбно колело на ролковата верига
Сол-гел метод (висок-клас)
Равномерна дисперсия на нано прекурсори без агломерация, осигуряваща най-висока сила на свързване. Идеален за ултра-прецизни и ултра-тънки колела, макар и относително скъп.
Смесване с мокро топково смилане (масово производство за масово производство)
Стъклен прах с микро-размер, смесен с нано-оксиди чрез продължително ултра-фино смилане на топка, постигащо равномерно разпръскване при висока-ефективност-разход, широко възприето в индустрията.
Композитен процес на полимерен гел
Потиска агломерацията на нано-частици, позволява контролирана порьозност след ни-температурно синтероване, често използвано при високо-скоростни CBN шлифовъчни колела.
Типични сценарии за приложение
1. Суперабразивни инструменти (най-голяма употреба)
Керамични CBN шлифовъчни колела: Прецизно външно/вътрешно цилиндрично и безцентрово шлайфане на високо-режеща стомана, лагерна стомана, неръждаема стомана и титанови сплави.
Диамантено-керамични шлифовъчни дискове: Рязане на циментиран карбид, керамика, сапфир, печатни платки, полупроводникови пластини и фотоволтаични силициеви пластини.
Ултра{0}}тънки режещи дискове, микро-шлифовъчни глави, CNC-образни шлифовъчни колела и диамантени шлифовъчни ролки.
2. Други приложения
Нано-керамични циментирани карбиди: Замяна на кобалтова свързваща фаза за високо{1}}температурно рязане и-устойчиви на корозия инструменти.
Прецизни керамични компоненти, електронни субстрати и-устойчиви на износване огнеупорни свързващи слоеве.
Тенденции в развитието на индустрията
Композитна нано{0}}модификация: комбинация от нано-оксиди с нишки или графенови композити, постигащи както висока якост, така и висока издръжливост;
Ниска{0}}температура, ниско{1}}топящи се формули без-олово: екологични-съобразени с литий-борно-фосфатни нано-системи;
Функционална модификация: добавяне на топлопроводими нано-пълнители за подобряване на разсейването на топлината при сухо смилане;
Ултра-финозърнести нано-връзки, подходящи за ултра-прецизно огледално шлифоване с помощта на нано-диаманти и микро-прахообразни абразиви.