Úvod do nano{0}}keramických pojiv
Nano{0}}keramická pojiva jsou specializovaná pojiva pro superabrazivní nástroje, založená na konvenčním nízkoteplotním systému borosilikátové keramiky (SiO₂-B₂O₃{3}}Al₂O₃-R₂O), vylepšeném začleněním}nanooxidového prášku, jako je nano{5} Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂) k dosažení významného zlepšení celkového výkonu prostřednictvím jemného-zpevnění zrn a zpevnění rozhraní. Používají se především v diamantových/CBN brusných kotoučích, kotoučích a orovnávacích nástrojích.
Systém základního vzorce (nízko{0}}teplotní typ)
Matrice ve skleněné fázi: SiO2, B203, Al203, oxidy alkalických kovů/kovů alkalických zemin (Li2O, Na2O, CaO)
Nano{0}}modifikační fáze: 5–50 nm oxid hlinitý, oxid křemičitý, titan, oxid zirkoničitý; malá množství fosfátů, tavidel a slinovacích prostředků
Popis produktů
Velký specifický povrch nano-částic podporuje zhuštění během slinování, což má za následek výrazné zpevnění jemných-zrn. Pevnost v ohybu se zvyšuje o 25 %–40 %, což zajišťuje silnější zadržení diamantových a CBN brusiv, snižuje ztráty zrna a vylamování hran při vysokorychlostním broušení-.
Vzhledem k extrémně vysoké povrchové aktivitě nano{0}}prášků lze teplotu slinování snížit z 900–1100 stupňů na 750–850 stupňů, čímž se minimalizuje tepelné poškození, jako je grafitizace diamantu a transformace fáze CBN, a zároveň se šetří energie a snižuje spotřeba.
Lineární koeficient roztažnosti je laditelný, nabízí lepší přizpůsobení diamantu/CBN, což vede k nižším zbytkovým vnitřním pnutím po slinování. To snižuje praskání a deformaci kola a zajišťuje vynikající rozměrovou stabilitu.
Jemné, regulovatelné póry poskytují rovnováhu mezi houževnatostí a samoostřícími vlastnostmi. Během broušení je opotřebení pojiva rovnoměrné, což zabraňuje velkému-zanášení brusného kotouče a umožňuje vyšší kvalitu povrchu.
Odolné vůči měknutí při vysokých teplotách, zajišťující bezpečnost při suchém a{0}}rychlém mletí. Odolný vůči chemické erozi řeznými kapalinami, prodlužuje životnost nástroje o více než 30 %.
Vhodné pro lisování za sucha, lití na odlévání, odlévání pásky a 3D tisk-ideální pro ultra-tenká kola, přesná malá kolečka a mikro-brusné hlavy.
Zpevňovací a zpevňovací mechanismy
Jemné-posílení zrn:Zjemnění zrn po slinování zvyšuje hranice zrn, což brání šíření trhlin a snižuje křehkost keramiky.
Transformační zpevnění (s nano-zirkonem):Martenzitická fázová přeměna oxidu zirkoničitého na špičkách trhlin absorbuje energii, což výrazně zlepšuje odolnost proti vylamování a rozbití.
Vylepšené smáčení v tekuté fázi:Nano{0}}prášky zvyšují smáčivost roztaveného skla vůči abrazivním částicím, což vede k silnějšímu spojení rozhraní.
Nano{0}}přemostění částic:Nano{0}}fáze vyplňuje mezery ve skleněné matrici a vytváří spojovací struktury, které zvyšují lomovou houževnatost.
Materiály metrického válečkového řetězového kola
Sol-gelová metoda (vysoká-koncová)
Rovnoměrná disperze nano prekurzorů bez aglomerace poskytující nejvyšší pevnost pojiva. Ideální pro ultra-přesná a ultra-tenká kola, i když relativně nákladná.
Míchání na mokrém kulovém mlýnu (hlavní proud pro hromadnou výrobu)
Mikro-skleněný prášek smíchaný s nano-oxidy prostřednictvím prodlouženého ultra-jemného kulového mletí, čímž se dosahuje rovnoměrného rozptýlení při vysoké nákladové-efektivitě- široce rozšířené v průmyslu.
Polymerní gelový kompozitní proces
Potlačuje aglomeraci nano{0}}částic, umožňuje řízenou poréznost po nízko-teplotním slinování, běžně používané u vysokorychlostních CBN brusných kotoučů-.
Typické aplikační scénáře
1. Superabrazivní nástroje (největší využití)
Keramické CBN brusné kotouče: Přesné vnější/vnitřní válcové a bezhroté broušení rychlořezné-oceli, ložiskové oceli, nerezové oceli a slitin titanu.
Diamantové keramické brusné kotouče: Řezání slinutého karbidu, keramiky, safíru, PCB, polovodičových destiček a fotovoltaických křemíkových destiček.
Ultra{0}}tenké řezné kotouče, mikro-brusné hlavy, CNC-tvarované brusné kotouče a diamantové orovnávací válce.
2. Další aplikace
Nano-keramické cementované karbidy: Náhrada fáze kobaltového pojiva pro nástroje odolné proti vysokým-teplotám a korozi-.
Přesné keramické součástky, elektronické substráty a otěruvzdorné-lepící vrstvy.
Trendy rozvoje průmyslu
Kompozitní nano-modifikace: kombinace nano-oxidů s whiskery nebo grafenovými kompozity, dosahující vysoké pevnosti a vysoké houževnatosti;
Nízká-teplota, nízko-tavící olovo-bez obsahu olova: ekologické-lithné-borofosfátové nano-systémy;
Funkční úprava: přidání tepelně vodivých nano-plniv pro zlepšení odvodu tepla při suchém broušení;
Ultra-jemnozrnná nano-pojiva vhodná pro ultra-přesné zrcadlové broušení pomocí nano-diamantů a mikro-práškových brusiv.