CN106675517A - 一种陶瓷结合剂cbn砂轮制备废品回收cbn磨料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种化学腐蚀法回收陶瓷结合剂CBN砂轮废品中CBN磨料的工艺，步骤为：在空气气氛下陶瓷结合剂CBN砂轮加热至500-550℃保温1-2小时，砂轮随炉冷却后把陶瓷CBN工作层与金属基体分离。将陶瓷结合剂CBN工作层用超声波清洗后放入电炉中加热至550℃，水淬，再经过4-6分钟短时间球磨，破碎成粉末。取陶瓷结合剂CBN砂轮粉末先浸渍于80-95℃NaOH溶液中，保温3-5小时，冲洗至中性；再将粉末浸渍于80-95℃HF的溶液中，保温3-5小时，冲洗至中性，最后将残留粉末过相应筛网，获得纯度较高，粒度号符合使用要求的CBN回收磨料，解决陶瓷结合剂CBN砂轮烧结和加工工序产生的废品难于回收的问题。

Description

一种陶瓷结合剂CBN砂轮制备废品回收CBN磨料的方法
技术领域
本实发明涉及一种陶瓷结合剂CBN砂轮制备废品中回收CBN磨料的工艺，尤其是能在不损害CBN磨料物理化学性能的条件下，较低成本将陶瓷结合剂CBN砂轮中CBN磨料回收。
背景技术
CBN材料是目前已知材料中硬度仅次于金刚石的材料，常常将它制作成工具使用。人工合成的CBN材料都是粉末状，陶瓷结合剂CBN砂轮的制备方法采用的是陶瓷材料采用的是陶瓷材料将CBN粉末粘干压成型方法接在一起，将砂轮素坯干燥一段时间，以一定的热处理制度烧结，再将烧结后的CBN砂轮通过有机粘胶粘于金属标准件上，最后对砂轮毛坯进行机械加工，最终获得尺寸精度符合要求的陶瓷结合剂CBN砂轮成品。具有磨削效率高，磨削力小，尺寸保持性好，磨削精度高，修整容易，使用寿命长等优点，目前广泛应用于铸铁、模具钢、高速钢、高合金钢、轴承钢、硬质合金、钛合金等难加工金属材料的成型磨削和精密磨削。在陶瓷CBN砂轮的制备过程中，烧结和机械加工会产生大约5％左右的废品，而这部份废品经过了烧结已经形成了陶瓷体，其强度和化学稳定性高，CBN磨料回收利用有一定难度，目前还未见成熟的陶瓷结合剂CBN砂轮磨料回收方法的报道。CBN磨料的生产需要经过高温高压合成，市场售价非常昂贵，将陶瓷结合剂CBN砂轮中的CBN磨料进行回收，能够产生较大的经济价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用化学腐蚀法回收陶瓷结合剂CBN砂轮废品中CBN磨料的工艺，该工艺先采用焙烧法将陶瓷结合剂CBN砂轮工作层与金属基体分离，然后再将破碎后的陶瓷结合剂CBN砂轮先后浸渍于NaOH和HF溶液中，溶解掉混合粉体中的陶瓷结合剂，过筛后获得纯度较高的CBN回收磨料，解决陶瓷结合剂CBN砂轮烧结废品难于回收的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用化学腐蚀法回收陶瓷结合剂CBN砂轮废品中CBN磨料的工艺，包括以下步骤：
(1)采用焙烧法将CBN砂轮工作层与金属基体分离；将CBN砂轮废品放入电炉中，在空气气氛下，以3-5℃/min的升温速率速度升温至500-550℃，保温1-2小时，关炉后砂轮随炉冷却，当炉温冷却至70℃以下时，从炉中取出砂轮，将砂轮工作层从金属基体上剥离，获得CBN砂轮工作层。
(2)CBN砂轮工作层的破碎：将步骤(1)获得的CBN砂轮工作层，浸泡于无水乙醇中，用频率为40-60KHZ的超声波，将CBN工作层清洗1-2小时，再将CBN工作层放入电炉中以升温速率3-5℃/min的速度升温至550℃，在550℃保温0.5-1小时，开炉取出CBN工作层迅速浸入冷水中淬火。将淬火后的CBN工作层在100℃烘干后，倒入球磨机中球磨4-6min，球磨坛直径400mm，球磨石直径5mm，球料质量比为1.2∶1，球磨坛和球磨石材质均为刚玉，球磨坛转速250-300转/min，将球磨料滤除球石后，获得CBN磨料与陶瓷结合剂的混合粉末。
(3)CBN回收磨料的碱蚀处理：用化学纯NaOH粉末，溶解于水中配制成浓度为4-5mol/L的NaOH溶液，NaOH溶液装入有密封装置的塑料瓶中，将步骤(2)获得的CBN砂轮工作层粉末，倒入NaOH溶液中，每升溶液中倒入180-220克粉末，将容器密闭，放入水浴锅内加热至80-95℃，保温3-5小时后，将塑料容器从水浴锅内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出粉末，然后将粉末用去离子水冲洗至中性，100℃烘干后待用。
(4)CBN回收磨料的酸蚀处理：用浓度为30wt％的HF溶液与水在有密闭装置的塑料容器中配制成浓度为2-4mol/L的HF溶液，将步骤(3)获得的CBN磨料与陶瓷结合剂混合粉末，倒入HF溶液中，每升溶液中倒入180-220克粉末，将容器密闭，放入具有加热功能的超声波清洗机中，溶液温度加热至80-95℃，超声波频率为40-60KHZ，保温3-5小时后，将塑料容器从清洗机内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出CBN磨料，然后将CBN磨料用去离子水冲洗至中性，100℃烘干。
(5)根据回收CBN磨料的粒度要求，将回收CBN磨料过相应号数的筛网，再将不同粒度号的CBN磨料装袋，密封，即获得合格的CBN回收磨料。
由以上可知，本发明为一种陶瓷结合剂CBN砂轮废品中回收CBN磨料的工艺，它在不损害CBN磨料物理化学性能的前提下，能有效的从陶瓷结合剂CBN砂轮中回收纯度较高的CBN磨料，磨料表面没有陶瓷结合剂残留(图1)。用回收的CBN磨料与陶瓷结合剂重新制备成陶瓷结合剂CBN砂轮，砂轮组织结构均匀，陶瓷结合剂与回收CBN磨料界面结合良好(图2)。
附图说明
图1陶瓷结合剂CBN砂轮中回收的CBN磨料。
图2用回收的CBN磨料制备的陶瓷结合剂CBN砂轮。
具体实施方式
回收陶瓷结合剂CBN砂轮中CBN磨料的具体步骤为：
(1)将CBN砂轮废品放入电炉中，在空气气氛下，以升温速率5℃/min的速度升温至500℃，在500℃保温1.5小时，关炉后砂轮随炉冷却，当炉温冷却至60℃以下时，从炉中取出砂轮，将砂轮工作层从金属基体上剥离，获得CBN砂轮工作层。
(2)将步骤(1)获得的CBN砂轮工作层，浸泡于无水乙醇中，用频率为60KHZ的超声波，将CBN工作层清洗1小时，再将CBN工作层放入电炉中以升温速率3℃/min的速度升温至550℃，在550℃保温0.5小时，开炉取出CBN工作层迅速丢入冷水中淬火。将淬火后的CBN工作层在100℃烘干后，倒入球磨机中球磨5min，球磨坛直径400mm，球磨石直径5mm，球料质量比为1.2∶1，球磨坛和球磨石材质均为刚玉，球磨坛转速250转/min，将球磨料滤除球石后，获得CBN磨料与陶瓷结合剂的混合粉末。
(3)用化学纯NaOH粉末，溶解于水中配制成浓度为5mol/L的NaOH溶液，NaOH溶液装入有密封装置的塑料瓶中，将步骤(2)获得的CBN砂轮工作层粉末，倒入NaOH溶液中，每升溶液中倒入200克粉末，将容器密闭，放入水浴锅内加热至80℃，保温4小时后，将塑料容器从水浴锅内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出粉末，然后将粉末用去离子水冲洗至中性，100℃烘干后待用。
(4)用浓度为30wt％的HF溶液与水在有密闭装置的塑料容器中配制成浓度为3mol/L的HF溶液，将步骤(3)获得的CBN磨料与陶瓷结合剂混合粉末，倒入HF溶液中，每升溶液中倒入200克粉末，将容器密闭，放入具有加热功能的超声波清洗机中，溶液温度加热至80℃，超声波频率为60KHZ，保温4小时后，将塑料容器从清洗机内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出CBN磨料，然后将CBN磨料用去离子水冲洗至中性，100℃烘干。
(5)根据回收CBN磨料的粒度要求，将回收CBN磨料过相应号数的筛网，再将不同粒度号的CBN磨料装袋，密封，即获得合格的CBN回收磨料。

Claims (2)

1.一种回收陶瓷结合剂CBN砂轮废品中CBN磨料的工艺，其特征是：
陶瓷结合剂CBN砂轮制备废品的前期处理：将CBN砂轮废品放入电炉中，在空气气氛下，以3-5℃/min升温速率的速度升温至500-550℃，保温1-2小时，关炉后砂轮随炉冷却，当炉温冷却至70℃以下时，从炉中取出砂轮，将砂轮工作层从金属基体上剥离，获得CBN砂轮工作层。将CBN砂轮工作层，浸泡于无水乙醇中，用频率为40-60KHZ的超声波，将CBN工作层清洗1-2小时，再将CBN工作层放入电炉中以升温速率3-5℃/min的速度升温至550℃，在550℃保温0.5-1小时，开炉取出CBN工作层迅速丢入冷水中淬火。将淬火后的CBN工作层在100℃烘干后，倒入球磨机中球磨4-6min，获得CBN磨料与陶瓷结合剂的混合粉末。
2.化学腐蚀法回收CBN磨料：将CBN砂轮工作层粉末，倒入4-5mol/L的NaOH溶液中，每升溶液中倒入180-220克粉末，将容器密闭，放入水浴锅内加热至80-95℃，保温3-5小时后，将塑料容器从水浴锅内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出粉末，然后将粉末用去离子水冲洗至中性，100℃烘干。再将CBN回收磨料倒入2-4mol/L的HF溶液中，每升溶液中倒入180-220克粉末，将容器密闭，放入具有加热功能的超声波清洗机中，溶液温度加热至80-95℃，超声波频率为40-60KHZ，保温3-5小时后，将塑料容器从清洗机内取出，冷却至室温后打开，用500#筛网滤出CBN磨料，然后将CBN磨料用去离子水冲洗至中性，100℃烘干，获得高纯度CBN回收磨料。
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