Ievads par nano{0}}keramikas saistvielām
Nano-keramiskās saistvielas ir specializētas saistvielas superabrazīviem instrumentiem, kuru pamatā ir tradicionāla zemas-temperatūras borsilikāta keramikas stikla sistēma (SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-R₂O₃-R₂O₃-R₂O₃-R₂O₃ (nanooksīda sastāvā kā {5}) uzlabota Al₂O3, SiO₂, TiO2, ZrO₂), lai panāktu ievērojamus vispārējās veiktspējas uzlabojumus, izmantojot smalku-graudainu stiprināšanu un saskarnes pastiprināšanu. Tos galvenokārt izmanto dimanta / CBN slīpripās, diskos un apgriešanas instrumentos.
Pamatformulu sistēma (zemas-temperatūras veids)
Stikla fāzes matrica: SiO₂, B2O3, Al2O3, sārmu/sārmzemju metālu oksīdi (Li2O, Na2O, CaO)
Nano-modificējošā fāze: 5–50 nm alumīnija oksīds, silīcija dioksīds, titāna oksīds, cirkonija oksīds; neliels daudzums fosfātu, kušņu un saķepināšanas palīglīdzekļu
Produktu apraksts
Nano{0}}daļiņu lielais īpatnējais virsmas laukums veicina blīvēšanu saķepināšanas laikā, izraisot izteiktu smalko-graudu stiprināšanas efektu. Fleksiālā izturība palielinās par 25%–40%, nodrošinot dimanta un CBN abrazīvu stiprāku aizturi, samazinot graudu zudumus un malu šķeldošanos liela ātruma slīpēšanas laikā.
Pateicoties nano-pulveru ārkārtīgi augstajai virsmas aktivitātei, saķepināšanas temperatūru var samazināt no 900–1100 grādiem līdz 750–850 grādiem, līdz minimumam samazinot termiskos bojājumus, piemēram, dimanta grafitizāciju un CBN fāzes transformāciju, vienlaikus ietaupot enerģiju un samazinot patēriņu.
Lineārais izplešanās koeficients ir regulējams, nodrošinot labāku saskaņošanu ar dimantu/CBN, kā rezultātā pēc saķepināšanas ir zemāki atlikušie iekšējie spriegumi. Tas samazina riteņu plaisāšanu un deformāciju, nodrošinot izcilu izmēru stabilitāti.
Smalkas, kontrolējamas poras nodrošina līdzsvaru starp stingrību un paš{0}}pašasinošām īpašībām. Slīpēšanas laikā saistvielas nodilums ir vienmērīgs, novēršot liela mēroga- slīpripas aizsērēšanu un nodrošinot augstāku virsmas apdares kvalitāti.
Izturīgs pret mīkstināšanu augstās temperatūrās, nodrošinot drošību sausā vai lielā{0}ātruma slīpēšanā. Izturīgs pret ķīmisko eroziju, ko izraisa griešanas šķidrumi, palielinot instrumenta kalpošanas laiku par vairāk nekā 30%.
Piemērots sausai presēšanai, slīdēšanai, lentes liešanai un 3D drukāšanai-ideāli piemērots īpaši-plāniem diskiem, precīziem maziem riteņiem un mikro-slīpēšanas galviņām.
Rūdīšanas un stiprināšanas mehānismi
Smalko{0}}graudu stiprināšana:Graudu rafinēšana pēc saķepināšanas palielina graudu robežas, kas kavē plaisu izplatīšanos un samazina keramikas trauslumu.
Transformācijas rūdīšana (ar nano{0}}cirkoniju):Cirkonija oksīda martensīta fāzes transformācija plaisu galos absorbē enerģiju, ievērojami uzlabojot izturību pret šķembām un lūzumiem.
Uzlabota šķidruma fāzes mitrināšana:Nano{0}}pulveri uzlabo izkausēta stikla mitrināmību pret abrazīvām daļiņām, tādējādi nodrošinot spēcīgāku saskarnes savienojumu.
Nano{0}}daļiņu tilts:Nano{0}}fāze aizpilda spraugas stikla matricā, veidojot saspraušanas struktūras, kas uzlabo izturību pret lūzumiem.
Metriskā rullīšu ķēdes zobrata materiāli
Sol-gela metode (augsta-beiga)
Vienmērīga nanoprekursoru dispersija bez aglomerācijas, nodrošinot visaugstāko saistvielas stiprību. Ideāli piemērots īpaši-precīziem un īpaši-plāniem riteņiem, taču tas ir salīdzinoši dārgi.
Mitrās lodīšu frēzēšanas sajaukšana (galvenā plūsma masveida ražošanā)
Mikro-izmēra stikla pulveris, kas sajaukts ar nano-oksīdiem ar ilgstošu īpaši-smalku lodīšu frēzēšanu, panākot vienmērīgu izkliedi ar augstu izmaksu-efektivitāti-, ko plaši izmanto rūpniecībā.
Polimēru gēla kompozītmateriālu process
Nomāc nano-daļiņu aglomerāciju, nodrošina kontrolētu porainību pēc zemas-temperatūras saķepināšanas, ko parasti izmanto ātrgaitas -CBN slīpripās.
Tipiski pielietojuma scenāriji
1. Superabrazīvi instrumenti (lielākais lietojums)
Keramikas CBN slīpripas: Precīza ārējā/iekšējā cilindriskā un bezcentra slīpēšana -ātrdarbīgajam tēraudam, gultņu tēraudam, nerūsējošajam tēraudam un titāna sakausējumiem.
Dimanta keramikas slīpripas: cementēta karbīda, keramikas, safīra, PCB, pusvadītāju plāksnīšu un fotoelektrisko silīcija plātņu griešana.
Īpaši-plāni griešanas diski, mikro-slīpēšanas galviņas, CNC-formas slīpripas un dimanta apstrādes ruļļi.
2. Citas lietojumprogrammas
Nano-Keramiski cementēti karbīdi: kobalta saistvielas fāzes aizstāšana augstas -temperatūras un pret koroziju izturīgiem{2} instrumentiem.
Precīzijas keramikas komponenti, elektroniskie substrāti un nodilumizturīgi{0}} ugunsizturīgi savienojošie slāņi.
Nozares attīstības tendences
Kompozītmateriālu nano-modifikācija: nano-oksīdu kombinācija ar ūsām vai grafēna kompozītmateriāliem, panākot gan augstu izturību, gan augstu stingrību;
Zemas-temperatūras, zemas-kušanas{1}}svinu-nesaturoši preparāti: videi-draudzīgas litija-bora fosfāta nano-sistēmas;
Funkcionāla modifikācija: siltumvadošu nano-pildvielu pievienošana, lai uzlabotu siltuma izkliedi sausās slīpēšanas laikā;
Īpaši-smalki graudainas nano-saites, kas piemērotas ultra-precīzai spoguļa slīpēšanai, izmantojot nano-dimantus un mikro-pulvera abrazīvus.