CN115820131B - 一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料及研磨抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及研磨抛光材料技术领域，具体而言，涉及一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料及研磨抛光方法。该泥料由泥料原料制得，含有窄粒度分布片状氧化铝和超细碳化硅微粉；窄粒度分布片状氧化铝的径厚比为4~20，D50为3~10μm，超细碳化硅微粉的微观结构为类球形亚微米颗粒。窄粒度分布片状氧化铝对模具的进泥孔、出泥槽进行研磨，可有效去除毛刺；亚微米颗粒状的类球形超细碳化硅微粉能够提高超薄壁模具各个部位的光洁度；本发明的超薄壁模具的研磨抛光方法，具有效率高的优点。

Description

一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料及研磨抛光方法

技术领域

本发明涉及研磨抛光材料技术领域，具体而言，涉及一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料及研磨抛光方法。

背景技术

为了满足更严苛的排放法规，对蜂窝陶瓷催化剂载体提出高孔密度、超薄壁的要求，特别是目前的国六、欧六阶段法规以及未来国七、欧七法规，蜂窝陶瓷载体的孔密度会达到750cpsi-900cpsi,壁厚会达到2-3mil。

随着蜂窝陶瓷载体孔密度提高，壁厚减薄，高孔密度、薄壁模具将成为一个关键技术难点。为满足高孔密度、薄壁蜂窝陶瓷载体良好挤出性能，对模具的进泥孔、出泥槽部位的光洁渡提出更高的要求。而模具的进泥口一般通过使用高速深孔钻进行加工，加工过程会存在排屑不干净、加工面不光滑存在毛刺等现象；模具的出泥槽部位一般采用电火花线切割方式加工，存在放电不均匀现象，模具出泥柱子侧面会产生凹凸不平坑洞。为了提高模具使用寿命，一般会在模具表面气相沉积几微米到几十微米的碳化物，这些碳化物因为材料的关系，表面粗糙度较大。

现有的解决方法如CN201610148120 .5专利中所描述，采用蜂窝陶瓷泥料在挤出机上预挤压，对进料孔和出料槽内表面进行研磨去毛刺和抛光。此方法存在问题：1、蜂窝陶瓷泥料中含有软质的滑石、生高岭土，研磨抛光的效率低下，一块模具需要处理3-30天；2、蜂窝陶瓷泥料中含有棱角的二氧化硅、氧化铝，会对模具进泥孔、出泥槽进行磨损，造成研磨抛光的光洁度低，无法满足高孔密度、超薄壁产品挤出所需的光洁度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对模具的进泥孔、出泥槽进行有效的研磨，从而可以有效去除毛刺的泥料及研磨抛光方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，所述泥料由泥料原料制得，所述泥料原料中含有窄粒度分布片状氧化铝和超细碳化硅微粉；其中，所述窄粒度分布片状氧化铝的径厚比为4~20，D50为3~10μm，所述超细碳化硅微粉的微观结构为类球形亚微米颗粒。

优选的，所述窄粒度分布片状氧化铝的D100小于或等于30μm。

优选的，所述超细碳化硅微粉的球形度为0.8~0.98，D50为0.2-1.0μm，D100为4.26~9.36μm。

优选的，所述泥料原料的成分包括无机组分、有机组分和水；所述无机组分包括所述窄粒度分布片状氧化铝和所述超细碳化硅微粉；所述有机组分包括粘结剂、润滑剂剂和保湿剂。

优选的，所述无机组分中，各成分的质量百分数为，60%~80%的窄粒度分布片状氧化铝、20%~40%的超细碳化硅微粉。

优选的，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述润滑剂为脂肪酸酯润滑剂，所述保湿剂为丙三醇。

优选的，所述原料中，以质量份数计，所述无机组分的质量份数为100份，聚乙烯吡咯烷酮为2.8~4.2份，脂肪酸酯润滑剂为3.5~5份，丙三醇的质量份数为1.2~2.5份，水的质量份数为20.5~23份。

本发明还提供一种超薄壁模具的研磨抛光方法，采用上述的泥料对超薄壁模具进行研磨抛光。

优选的，先将所述泥料练制成具有塑性的泥段，再将所述泥段在设定的研磨抛光时间内沿所述超薄壁模具的进泥孔至所述超薄壁模具的出泥槽的方向逐步挤出；挤出后，完成研磨剖光。

优选的，所述设定的研磨抛光时间为2~6小时。

本发明的有益效果为：

本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，窄粒度分布片状氧化铝在超薄壁模具中的挤出过程中，片状氧化铝定向排列，平行于挤出方向，对模具的进泥孔、出泥槽进行有效的研磨，从而可以有效去除毛刺；亚微米颗粒状的类球形超细碳化硅微粉在挤出过程中，能够提高超薄壁模具各个部位的光洁度；

本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，在研磨抛光时，不会造成对进泥口、出泥槽的划伤、磨损；

本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，在对超薄壁模具进行研磨剖光的过程中，不会对模具造成堵塞，具有良好的研磨抛光效率；

本发明的超薄壁模具的研磨抛光方法，能够对超薄壁模具的进泥口和出泥槽进行研磨和抛光，防止模具出泥柱侧面会产生凹凸不平坑洞，使表面光滑，从而保证了模具制备的蜂窝陶瓷具有良好的品质；

本发明的超薄壁模具的研磨抛光方法，具有效率高的优点。

附图说明

图1为本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料中，窄粒度分布片状氧化铝A3的SEM图；

图2为本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料中，超细碳化硅微粉B4的SEM图；

图3为本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料中，采用研磨抛光后的超薄壁模具制备的蜂窝陶瓷的无缺陷图片；

图4本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料中，采用研磨抛光后的超薄壁模具制备的蜂窝陶瓷的有缺陷图片。

实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，由泥料原料制得，泥料原料中含有窄粒度分布片状氧化铝和超细碳化硅微粉；其中，窄粒度分布片状氧化铝的径厚比为4~20，D50为3~10μm，超细碳化硅微粉的微观结构为类球形亚微米颗粒。

本发明的上述泥料，其中的窄粒度分布片状氧化铝主要起研磨作用，在超薄壁模具中的挤出过程中，片状氧化铝定向排列，平行于挤出方向，对模具的进泥孔、出泥槽进行有效的研磨，从而可以有效去除毛刺，同时不会造成对进泥口、出泥槽的划伤、磨损。亚微米颗粒状的类球形超细碳化硅微粉主要起抛光作用，在挤出过程中，能够提高超薄壁模具各个部位的光洁度。

优选的，窄粒度分布片状氧化铝的D100小于或等于30μm；该粒度的窄粒度分布片状氧化铝能够有效避免在研磨抛光过程中对超薄壁模具的堵塞。

优选的，超细碳化硅微粉的球形度为0.8~0.98，D50为0.2-1.0μm，D100为4.26~9.36μm；该规格的超细碳化硅微粉能够实现良好的抛光效果。

优选的，泥料原料的成分包括无机组分、有机组分和水；无机组分包括窄粒度分布片状氧化铝和所述超细碳化硅微粉；有机组分包括粘结剂、润滑剂和保湿剂；粘结剂的作用是赋予泥料良好塑性；润滑剂可赋予泥料润滑性，增加泥料流动性；保湿剂可赋予泥料保湿性，防止产生干渣，堵塞模具。

优选的，无机组分中，各成分的质量百分数为，60%~80%的窄粒度分布片状氧化铝、20%~40%的超细碳化硅微粉。

优选的，粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVPK90），润滑剂为脂肪酸酯润滑剂，保湿剂为丙三醇。

优选的，原料中，以质量份数计，无机组分的质量份数为100份，聚乙烯吡咯烷酮为2.8~4.2份，脂肪酸酯润滑剂为3.5~5份，丙三醇的质量份数为1.2~2.5份，水的质量份数为20.5~23份。

本发明的超薄壁模具的研磨抛光方法，采用上述的泥料对超薄壁模具进行研磨抛光。经过研磨抛光的超薄壁模具，其进泥口和出泥槽表面光滑无毛刺，采用研磨抛光后的超薄壁模具制作的蜂窝陶瓷载体具有良好的品质。

优选的，具体的研磨抛光方式为，先将泥料练制成具有塑性的泥段，再将泥段在设定的研磨抛光时间内沿超薄壁模具的进泥孔至超薄壁模具的出泥槽的方向逐步挤出；进行一次挤出即可完成研磨剖光。设定的研磨抛光时间为2~6小时。

优选的，在进行研磨抛光前，先制作泥料，泥料的制备方法为，采用干法将上述泥料的原料主要组分粉料，包含主要配方中片状氧化铝、类球形亚微米级别碳化硅和粘结剂PVPK90混合均匀。将混合均匀的粉料置于机器中湿混捏合，得到泥料。

优选的，原则上经过上述研磨抛光后，即可得到光滑的超薄壁模具，但在实际使用中，如需对研磨抛光后的模具是否光滑进行验证，可采用研磨抛光后的模具制备蜂窝状胚体，并检查胚体是否有粗筋、弯筋、缺筋、断筋、垂直度是否超差等缺陷。图3为无缺陷的蜂窝胚体图片，说明研磨抛光完成，图4为存在缺陷的蜂窝胚体图片，当存在缺陷时，可继续进行研磨抛光。

优选的，本发明的超薄壁模具为蜂窝陶瓷模具，具体可以是高孔密度、超薄壁的900cpsi/2mil、750cpsi/2mil模具，也可以是常用600cpsi/3mil、400cpsi/4mil、300cpsi/9mil、300cpsi/8mil。

对于模具的蜂窝结构体中蜂窝格子的形状没有特别限制，可以采用三角形、四角形、六角形等单一孔形，也可以是四角形、六角形、非对称形等多种孔型，在蜂窝结构体中没有必要采用单一孔形状，优选采用例如四角形孔。

以下通过具体的实施例对本发明进行举例说明。

实施例1~16为本发明的泥料，每个实施例采用其泥料对相同的超波壁模具进行研磨和抛光。为了满足现阶段法规，实施例1~16和对比例1选择了目前蜂窝陶瓷行业最难生产的模具，其直径143.8mm，孔密度900cpsi ,壁厚2.0mil。当然产品的种类、直径、高度、孔密度和壁厚不仅仅局限于此。

实施例1~16的各泥料中的成分包括无机组分、有机组分和水；无机组分包括窄粒度分布片状氧化铝和超细碳化硅微粉；有机组分包括粘结剂、润滑剂剂和保湿剂。各实施例的泥料中，无机组分的具体化学成分、粒度、形貌的参数、有机组分的具体种类参见表2。

对比例1为，100%的不规则6.5μm碳化硅微粉，外加粘结剂PVP K90为3.3份，脂肪酸酯润滑剂为4份，丙三醇为2.0份，水为21.5份。

对比例2为，40%的软质的滑石、38%的生高岭土、4%的含有棱角的二氧化硅以及18%的氧化铝、粘结剂PVP K90为3.3份，脂肪酸酯润滑剂为4份，丙三醇为2.0份，水为21.5份。

表1为各实施例使用的无机组分的具体化学成分、粒度、形貌的参数。

表2为各实施例使用的无机组分中，各具体成分的质量百分比，以及有机组分和水的质量份数。

表3为各实施例和对比例研磨抛光后的超薄壁模具的情况，主要涉及研磨抛光时间、产品缺陷百分数以及出泥槽增长比例。

表1 实施例1~16使用的无机组分的具体化学成分、粒度、形貌的参数

其中，窄粒度分布片状氧化铝A3的SEM图如图1所示，可以看出，该窄粒度分布片状氧化铝具有良好的定向排列的微观结构。超细碳化硅微粉B4的SEM图如图2所示，可以看出，该超细碳化硅微粉的微观结构为类球形亚微米颗粒。

表2 实施例1~16的无机组分中，各具体成分的质量百分比，以及有机组分和水的质量份数

表3 实施例1~16和对比例1的各参数测试结果

从表2的实施例1~16可以看出，随着窄粒度分布片状氧化铝的粒度增大、添加比例增加，研磨抛光的效率提升，研磨抛光时间缩短，甚至可以达到只需要2小时就可以获得高光洁度、缺陷率非常低的模具。同时也可以看出，实施例1~16的模具经过研磨抛光后，出泥槽增长比例为0，说明本发明的泥料不会对出泥槽产生磨损，模具的槽宽不会增加。

在本发明的描述中，需要说明的是，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，其特征在于，所述泥料由泥料原料制得，所述泥料原料中含有窄粒度分布片状氧化铝和超细碳化硅微粉；其中，所述窄粒度分布片状氧化铝的径厚比为4~20，D50为3~10μm，所述超细碳化硅微粉的微观结构为类球形亚微米颗粒；

所述泥料原料的成分包括无机组分、有机组分和水；所述无机组分包括所述窄粒度分布片状氧化铝和所述超细碳化硅微粉；所述有机组分包括粘结剂、润滑剂和保湿剂；

所述无机组分中，各成分的质量百分数为，60%~80%的所述窄粒度分布片状氧化铝、20%~40%的所述超细碳化硅微粉；

所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述润滑剂为脂肪酸酯润滑剂，所述保湿剂为丙三醇；

所述泥料原料中，以质量份数计，所述无机组分的质量份数为100份，聚乙烯吡咯烷酮为2.8~4.2份，脂肪酸酯润滑剂为3.5~5份，丙三醇的质量份数为1.2~2.5份，水的质量份数为20.5~23份。

2.根据权利要求1所述一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，其特征在于，所述窄粒度分布片状氧化铝的D100小于或等于30μm。

3.根据权利要求1所述一种用于对超薄壁模具研磨抛光的泥料，其特征在于，所述超细碳化硅微粉的球形度为0.8~0.98，D50为0.2-1.0μm，D100为4.26~9.36μm。

4.一种超薄壁模具的研磨抛光方法，其特征在于，采用权利要求1所述的泥料对超薄壁模具进行研磨抛光。

5.根据权利要求4所述一种超薄壁模具的研磨抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：先将所述泥料练制成具有塑性的泥段，再将所述泥段在设定的研磨抛光时间内沿所述超薄壁模具的进泥孔至所述超薄壁模具的出泥槽的方向逐步挤出；挤出后，完成研磨剖光。

6.根据权利要求5所述一种超薄壁模具的研磨抛光方法，其特征在于，所述设定的研磨抛光时间为2~6小时。

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