磨料粘结剂专利综述

陈春苹 白洁 冯硕

摘 要：磨削加工可以获得良好的表面粗糙度和精度，所使用的工具通常由磨料和结合剂组成，磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料，粘结剂起粘结磨料的作用。结合剂可分无机结合剂和有机结合剂。无机结合剂包括陶瓷结合剂，金属结合剂，菱苦土结合剂。有机结合剂包括树脂结合剂，橡胶结合剂。

关键词：磨料粘结剂；专利；分类

1 专利中对结合剂的分类

在国际专利分类（第八版）中，结合剂具有专门的分类：

B24D 磨削、抛光或刃磨用的工具

B24D3/00 研磨体或研磨板的物理特征，如特殊性质的研磨面；研磨体或研磨板的成分特征

B24D 3/02·用作黏结剂的成分；

B24D3/04··基本上是无机的；

B24D3/06···金属的；

B24D3/12···水凝固型的，如混凝土；

B24D3/14···陶瓷，即陶瓷黏结剂；

B24D3/20··基本上是有机的；

B24D3/22···橡胶；

B24D3/28···树脂；

2 结合剂的专利分布情况

在截止至2014年8月29日的，在中国申请相关专利中，使用金属结合剂的占29%，陶瓷结合剂占6%，树脂结合剂占53%，橡胶结合剂1%，剩余为其他结合剂，例如菱苦土结合剂，混凝土结合剂，复合结合剂等。

2.1 金属结合剂的专利技术

金属结合剂（代号M），金属粘结剂具有结合强度高、成形性好，使用寿命长，能够满足高速磨削和超精密磨削的技术要求，包含青铜结合剂和电镀结合剂两大类。电镀结合剂是一种结合强度更高的结合剂，一般将单层或多层磨粒用电镀方法镀在金属基体上。青铜结合剂磨具是以铜粉、锡粉为主要材料和补充改善其性能的其它材料充分混和，再将磨料加入其中混合均匀，然后置于模具中压制成型，烧结而成。

2.1.1 CN00137784A-磨石、其生产方法以及使用该磨石的研磨方法

金属结合剂成分：由选自钴、镍和铜的至少一种金属制成的结合材料，或由合金制成的结合材料，该合金含有选自钴、镍和铜的至少一个成员以及选自铁、银、锡、锌和钨的至少一个成员。

2.1.2 CN03152824A-一种磨钢球砂轮结合剂及其生产方法

金属结合剂成分：一种磨钢球砂轮的结合剂，其有效化学成份（重量百分比）为：氧化硅56.1%～60.3%，氧化铝23.5%～26.7%，氧化铁<1.0%，氧化钙<0.5%，氧化钾+氧化钠7.0%～9.0%，氧化硼1.46%～2.20%，氧化锰3.25%～5.2%。

2.1.3 CN1541808A-金属粘结剂砂轮

金属结合剂成分：金属粘结剂的化学组成为：Ni40～70wt%，Sn19～30wt%，Ag1～7wt%和作为剩余部分至少为5wt%的Cu。

2.1.4 CN1923463A-微晶玻璃金刚石磨边轮生产工艺

金属结合剂成分：金层结合剂的成份质量配比为：Cu：35～59%、Sn：13～15%、Co：15～35%、Ni：3%、Ti：3%、C：1～6%。

2.2 陶瓷结合剂的专利技术

陶瓷结合剂（代号V）、陶瓷结合剂化学性能稳定、耐热、抗腐蚀性好，气孔率大，这种结合剂制造的砂轮工作表面容屑性能好易堵塞、切削锋利、磨削效率高，热膨胀量小，容易控制加工精度，较好地保持砂轮的几何形状，应用范围最广。适于磨削普通碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、硬质合金、有色金属等。但是，陶瓷结合剂砂轮脆性较大，不能受剧烈的振动。

2.2.1 CN101168244A-应用于凸轮轴磨削加工的陶瓷结合剂立方氮化硼砂轮

結合剂成分：陶瓷结合剂的原料组分及重量百分比含量：50～60%SiO2，20～30%B2O3，2～5%Al2O3，4～15%Na2O，4～10%K2O。

2.2.2 CN101570006A-超硬材料陶瓷磨具干法生产工艺

结合剂成分：低温陶瓷结合剂包括下列组分：B2O3、SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、CaO，所述B2O3的质量百分比为15～20%，所述SiO2的质量百分比为65～75%，所述Na2O的质量百分比为3～8%，所述MgO的质量百分比为1～3%，所述Al2O3质量百分比为2～5%，所述CaO的质量百分比为0.5～1%。

2.2.3 CN102922436A-金刚石砂轮及其制备方法

陶瓷结合剂，按重量百分比由以下原料制成，SiO2：40-46wt%，Al2O3：9-13wt%，B2O3：18-22wt%，Na2O：8-10wt%，CaF2：11-15wt%，Li2O：4-6wt%，TiO2：1-2wt%。

2.2.4 CN103551971A-陶瓷磨块用陶瓷结合剂及其制备方法

陶瓷结合剂由下述重量单位的粉末原料配成：SiO2 20～55，Al2O3 5～25，ZnO 0～5，TiO2 0～5，ZrO 0～7，Na2CO3 10～20，Li2CO3 5～15，H3BO38～30

2.3 菱苦土结合剂的专利技术

菱苦土结合剂，利用活性菱苦土和氯化镁水溶液发生水化反应，形成具有一定机构强度，能固结物体能力的结合剂，根据需要加入不同的磨料和添加剂，从而制成各种型号磨具。菱苦土磨具具有制造工艺简单，可在常温下硬化，不需要复杂的工艺装备，并且我国的原材料丰富，价格便宜。菱苦土磨具具有低价格且磨削时发热量小，不易烘伤工件，自锐性能好，磨削效率高，加工表面光洁度高。

2.3.1 CN1613896A-一种建筑材料磨削用的含高分子耐磨颗粒的菱苦土磨块

菱苦土砂轮成分：菱苦土磨块基料35-97%，高分子耐磨颗粒3-65%；上述百分比为重量百分比。

2.3.2 CN1864931A磨削不锈钢的菱苦土磨料砂轮及其制造方法

由重量百分比为26～41%的氧化镁、25～29.9%的氯化镁、0.5～1.5%的硫酸磷、28.6～40%的磨料混合二成的菱苦土磨料组成。

2.4 树脂结合剂的专利技术

树脂结合剂（代号B），其本身具有良好的弹性和有抛光作用，其制造的砂轮强度高，具有一定的弹性，耐热性低，自锐性好，不易堵塞，修整少，磨削温度较低，磨削的表面光洁度高，而且磨削效率较高。广泛用于粗磨、荒磨、切断和自由磨削。可制造高速、高光洁度砂轮，重负荷、切断以及各种特殊要求的砂轮。但树脂结合剂对磨料的把持性较差，耐热性也较差，导致高温磨削下磨具的磨损大，尤其在大负荷磨削时尤为明显。

2.4.1 CN1308570A-涂敷磨料制品

树脂成分：第一粘结剂前体是通过混合如下组分制得的可能量固化的组合物：（1）约30-95%重量环氧树脂，重量百分数按树脂的总含量计算；（2）约5-70%重量乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂，重量百分数按树脂的总含量计算；（3）有效量用于交联所述环氧树脂的固化剂。

2.4.2 CN1849354A-组合物、经处理的背衬和包含这样的组合物和背衬的经涂敷的磨料制品

树脂成分：a）占所述组分a）到e）的总重量的50重量%到90重量%的至少一种环氧树脂，所述环氧树脂可通过使表氯醇与双酚A或双酚F中的至少一种进行反应来制备；b）占所述组分a）到e）的总重量的1重量%到20重量%的多官能（甲基）丙烯酸酯；c）双氰胺；d）光引发剂；e）可任选的环氧树脂固化催化剂。

2.4.3 CN1821338A-一种金刚石砂轮用树脂粘结剂

树脂成分：金刚石砂轮用树脂粘结剂的配比（重量%）：聚酰亚胺15-55改性有机硅树脂10-60改性有机硅橡胶15-50无机填料10-50微胶囊1-10；其中无机填料（重量%）：碳化硼20-50石墨5-25氧化铬0-15碳化硅5-30铜粉0-30。

2.4.4 CN101445587A-金刚石丝锯用树脂结合剂及其制备方法

树脂成分：由UV固化树脂、溶剂、无机填料、混合晶须、促进剂、偶联剂组成；其重量份比例为： UV固化树脂 30～90 溶剂 1～30 无机填料 1～30 混合晶须 0.5～20 促进剂 0.5～10 偶联剂 0.5～10。

2.5橡胶结合剂的专利技术

橡胶结合剂（代号R），橡胶粘结剂比树脂结合剂更富有弹性，耐冲击，自锐性好，可使砂轮具有良好的抛光作用，适用于抛光轮、导轮及薄片砂轮，但耐腐蚀耐热性差，容易脱落，不宜用于粗加工。

2.5.1 CN101214639A 橡胶弹性砂轮

橡胶砂轮成分：由下述重量份配比的原料制备而成；原料配比：天然橡膠乳：100；氧化锌：0.5；防老化剂264：0.5；酪素：0.05；氢氧化钾：0.1；羊毛脂：0.4；促进剂TMTD：0.3；促进剂ZDC：0.1；硫磺：0.7；碳化硅：205.5；凝固剂适量。

2.5.2 CN102001057A-一种橡胶薄片砂轮的制备方法

橡胶砂轮成分：重量份数为4-6份的天然橡胶乳、重量份数为0.5-1.5份的氧化锌、重量份数为4-6份的硫磺和重量份数为0.5-2.5份的环氧树脂＼重量份数为0.4-0.6份的防老化剂、重量份数为0.3-0.7份的促进剂、重量份数为6-8份的碳化硅、重量份数为2-4份的白钢玉、重量份数为2-4份的硌钢玉、重量份数为1-3份的树脂粉、重量份数为0.5-1.5份的树脂液和重量份数为3-5份的凝固剂。

2.6 其他

随着科学技术的发展，为了满足不需材料的加工，改善结合剂对磨料的把持能力，改善自锐性等原因，还出现了各种复合结合剂：

2.6.1 CN1978141A-一种磨特种钢材的砂轮

本发明所用的结合剂主要采用中温的硅质材料SiO2占68%、B2O3占20%、Na2O、K2O占15%，采用以上80%重量份的材料加上30%的陶土和20%硅质粘土、40%的长石粉、5%的硼玻璃粉，混合做结合剂

2.6.2 CN102862127A-一种金属-树脂复合材料及制备工艺

复合材料由下述重量比的金属结合剂和树脂结合剂组成，其中：金属结合剂85%-95%，树脂材料5%-15%；所述金属结合剂包括重量比为70%-80%的铜、3%-10%的锌、3%-10%的锡、1%-5%的铅，以及0%-20%的铝、0%-20%的镍、0%-20%的铁；所述树脂结合剂取自聚酰亚胺、酚醛树脂或环氧树脂中的任一种。

3 结束语

结合剂的性能对砂轮的质量起着非常重要的作用，能影响到砂轮的使用寿命和耐用度，还是砂轮能否正常使用的一项关键因素。与结合剂有关的专利申请量每年都在增加，在专利审查的过程中，对于申请文件新颖性、创造性的审查都是基于对现有技术的全面、系统的掌握而进行的。对现有技术的把握成为申请、审查专利中的关键，专利技术综述能够提高审查效率，并且，有助于申请人了解相关技术的专利现状，有利于技术的发展。