陶瓷磨具结合剂的耐火度

天若有情

　陶瓷磨具结合剂的耐火度是结合剂性能的一个重要指标，它与许多因素有关。一般结合剂的化学成分中Ａl2Ｏ3 、SiＯ2  、TiO2  等含量高时耐火度偏高；K2O 、Na2O 、Li2O 、B2O3  、Fe2O3  、PbO 、MgO ，CaO 、ZnO等含量高时耐火度偏低。结合剂的耐火度还和其粒度组成有关，粒度组成较粗时耐火度偏高、结合剂粒度组成较细时耐火度偏低。陶瓷结合剂的耐火度也和测量过程有关，测量时升温速度快耐火度偏高；升温速度慢耐火度偏低。陶瓷结合剂的耐火度联系到制品烧成温度时，当结合剂的耐火度高于制品烧成温度时为烧结结合剂，适用于碳化硅制品；结合剂的耐火度低于制品烧成温度时为烧熔结合剂，适用于刚玉制品；结合剂耐火度的稳定性也关系到制品的稳定性，所以说陶瓷结合剂的耐火度是结合剂性能的一个重要指标！
　　陶瓷结合剂的耐火性能的另一个参数是流动性，流动性是指结合剂在高温作用下出现液相以后其流动的难易程度，流动性与粘度互为倒数，因为粘度越大越不容易流动，反之亦然。流动性和耐火度都是陶瓷结合剂的耐火性能的参数，但两者并没有直接的换算关系，因为耐火度是指结合剂在规定状态下的温度，而流动性是指在烧成温度或规定温度下的状态。流动性大的结合剂耐火度低，一般用作刚玉磨具的结合剂，流动性小的结合剂耐火度高，用作碳化硅磨具的结合剂。
  b1 w: l  n, d9 m& O　　结合剂耐火度的测定是在专用的电阻炉（图1），或一般的高温炉中进行，将结合剂作成被测试三角锥，被测试三角锥和标准锥
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图1  耐火度测试炉

　　一同插在底台上，被测试三角锥在高温作用下弯倒到锥顶端与底台接触时为止，此时用和与其弯倒情况接近的标准锥的锥号来确定结合剂的耐火度。在磨料磨具行业实验室用的三角锥是沿用前苏联的标准，长30mm、上边2mm、下边8mm ,我国耐火材料行业有三角锥的标准尺寸，实验室用的三角锥长30mm ，其底边为8.5mm ；窑炉用的三角锥长60mm 、其底边上为7mm 、下为17.5mm 。磨料磨具行业窑炉用的三角锥都是市售的，也有个别厂自制自用。上世纪50年代到60年代初市售的三角锥有“齿科”、“泰山”、“南华”等牌号，同标号显示的温度也不完全相等；目前市售的三角锥主要有“齿科”和上海华轶科技等产品(图2)，齿科锥 长65mm 、其底边上为5mm 、下为15mm ；华轶锥 长45mm、上边3mm 、下边15mm 并且华轶锥下部带有一个高20mm、上边10mm 、下边20mm 的三楞台作为放在底台上的底座。这些尺寸大小不同，结构不同的标准锥对温度测量有多大影响值得考虑！能否用我国耐火材料行业的三角锥标准生产统一规格的标准锥值得有关部门考虑。
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图 2 三角锥  （右）齿科锥   （左）华轶锥

　　实验室用的耐火三角锥通常都要实验者自己做，三角锥的模子可以用1.5∽2mm 厚的铜片或不锈钢片做成一个正三角形的V形槽，槽內有效尺寸为：长30mm, 窄边2mm，宽边8mm 。将欲实验的结合剂加水和成塑性泥团，放在模槽内压实、抹平，截去两头，将结合剂面放在一块潮湿的棉布上，然后把外金属模向窄边方向退出，待实验锥阴乾后即可使用。标准实验锥须将市售标准锥打碎后重新加水和成塑性泥团按前述方法做成标准实验锥待用。实验锥如须打标号可在脱模前打在宽边以上10mm左右的位置，插锥时可在锥台上将宽边插入4∽5mm，使背对标号面的楞约成垂直状态即可（图3）。
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图3  待测三角锥

　　测定耐火度时锥台最好是旋转的，以减少炉温不均匀对测试的影响，旋转速度可4∽5 S 一圈，锥倒前电炉的升温速度可取2℃/min 。在耐火度测试过程中应执行严格稳定的操作程序，操作不当会影响所测定耐火度的准确性。
! e, `: _7 x$ e5 [, p) u2 o　　测试流动性的试样是取待测结合剂加水成半乾料状态，称取5g ,在模具中压成Φ15×15 的圆柱体，阴乾后备用。测试时将试样立放在托版上，一种方法是将试样直接放在焙烧制品的窑炉里，以了解在焙烧温度下结合剂的流动性；另一种方法是将试样放在高温炉里按实验需要的温度测试，其后期的升温速度控制在2∽3℃/min 。式样焙烧后测量其直径，取6次的平均值— D  （图4）,

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图 4  结合剂的流动性

流动性的数值按下式计算：
　　Ψ= 6.6 ×D %　　　　Ψ— 结合剂的流动性　　　　D — 烧后试样的平均直径
+ h- ~, V9 Q9 h& H+ H2 ~　　结合剂的流动性一般取 90∽150 % 较适合，有特殊要求的结合剂的流动性可能数值更大。
　　陶瓷结合剂的耐火度和流动性要适中，磨具在烧成过程中随烧成温度的升高粘度降低，液态量增加，流动性加大，由于表面张力的作用使结合剂能均匀的分布在磨粒之间，冷却后将磨粒固结在一起，能保证磨具的强度和硬度。结合剂耐火度越低，流动性越大，这种作用越明显；但是耐火度过低，流动性太大，容易使结合剂“流散”，使磨具产生变形、裂纹，出现废品。结合剂耐火度过高，流动性太小，结合剂不能在磨粒之间重新融熔分布，就会降低磨具强度和硬度。所以测试陶瓷结合剂的耐火度和流动性是对结合剂的性能的最基本的了解，陶瓷结合剂磨具的生产厂家应予视！
　　参考文献
　　【1】 李印江  陶瓷结合剂砂轮配方  中国科学技术出版社  1991.6
" V9 _1 j* _, ~% X  _) N6 u　　【2】 李印江  陶瓷树脂磨具废品分析  2005.3
# k5 p  t! s; G, `5 U　　【3】 李志宏  陶瓷磨具制造  中国标准出版社  2000.9
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