Uvod v nano-keramična veziva
Nano-keramična veziva so specializirana vezivna sredstva za superabrazivna orodja, ki temeljijo na običajnem nizko{1}}temperaturnem sistemu borosilikatnega keramičnega stekla (SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-R₂O), izboljšanem z vključitvijo nano-oksidnih praškov (kot so nano Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂), da bi dosegli znatne izboljšave splošne učinkovitosti z ojačitvijo finih-zrn in medfazno ojačitvijo. Uporabljajo se predvsem v diamantnih/CBN brusih, kolutih in orodjih za obdelavo.
Osnovni sistem formule (vrsta nizke-temperature)
Matrica steklene faze: SiO₂, B₂O3, Al₂O₃, oksidi alkalijskih/zemeljskoalkalijskih kovin (Li₂O, Na₂O, CaO)
Nano-modifikacijska faza: 5–50 nm aluminijev oksid, silicijev dioksid, titan, cirkonij; majhne količine fosfatov, talil in sredstev za sintranje
Opis izdelkov
Visoka specifična površina nano-delcev spodbuja zgoščevanje med sintranjem, kar ima za posledico izrazite fino{1}}učinke krepitve zrn. Upogibna trdnost se poveča za 25 %–40 %, kar zagotavlja močnejše zadrževanje diamantnih in CBN abrazivov, kar zmanjša izgubo zrn in krušenje robov med{-hitrostnim brušenjem.
Zaradi izjemno visoke površinske aktivnosti nano-prahov je mogoče temperaturo sintranja znižati z 900–1100 stopinj na 750–850 stopinj, kar zmanjša toplotne poškodbe, kot sta grafitizacija diamanta in fazna transformacija CBN, hkrati pa prihrani energijo in zmanjša porabo.
Koeficient linearne razteznosti je nastavljiv, kar omogoča boljše ujemanje z diamantom/CBN, kar ima za posledico nižje preostale notranje napetosti po sintranju. To zmanjša razpoke in deformacije koles ter zagotavlja odlično dimenzijsko stabilnost.
Fine pore, ki jih je mogoče nadzorovati, zagotavljajo ravnovesje med žilavostjo in lastnostmi samo{0}}ostrenja. Med brušenjem je obraba veziva enakomerna, kar preprečuje-mašenje velikega obsega brusa in omogoča višjo kakovost končne obdelave površine.
Odporen proti mehčanju pri visokih temperaturah, kar zagotavlja varnost pri suhem ali visoko{0}}hitrostnem brušenju. Odporen na kemično erozijo zaradi rezalnih tekočin, podaljša življenjsko dobo orodja za več kot 30 %.
Primerno za suho stiskanje, drsno litje, litje trakov in 3D-tiskanje-idealno za ultra-tanke kolute, natančne majhne kolute in mikro-brusne glave.
Mehanizmi utrjevanja in utrjevanja
Fino{0}}okrepitev zrnatosti:Rafiniranje zrn po sintranju poveča meje zrn, ki ovirajo širjenje razpok in zmanjšajo krhkost keramike.
Transformacijsko utrjevanje (z nano-cirkonijem):Martenzitna fazna transformacija cirkonijevega oksida na konicah razpok absorbira energijo, kar bistveno izboljša odpornost proti krušenju in zlomu.
Izboljšano vlaženje tekoče faze:Nano{0}}praški povečajo omočljivost staljenega stekla proti abrazivnim delcem, kar povzroči močnejšo vez na vmesniku.
Premoščanje nano-delcev:Nano-faza zapolnjuje vrzeli v stekleni matrici in tvori zatične strukture, ki povečujejo lomno žilavost.
Materiali zobnika metrične valjčne verige
Sol-Gel metoda (visokokakovostna)
Enakomerna disperzija nano prekurzorjev brez aglomeracije, kar daje najvišjo moč veziva. Idealno za ultra-natančna in ultra-tanka kolesa, čeprav razmeroma drago.
Mešanje z mokrim krogličnim mletjem (glavni tok za množično proizvodnjo)
Mikro{0}}stekleni prah, pomešan z nano-oksidi s podaljšanim ultra-finim krogličnim mletjem, doseganje enakomerne disperzije ob visoki stroškovni-učinkovitosti-ki je splošno sprejeta v industriji.
Postopek polimernega gela
Zavira aglomeracijo nano-delcev, omogoča nadzorovano poroznost po nizko-temperaturnem sintranju, ki se običajno uporablja pri-hitrohitrostnih CBN brusih.
Tipični scenariji uporabe
1. Superabrazivna orodja (največja uporaba)
Keramične CBN brusilne plošče: natančno zunanje/notranje cilindrično in brezcentrično brušenje hitro{0}}reznega jekla, ležajnega jekla, nerjavnega jekla in titanovih zlitin.
Diamantna keramična brusna kolesa: Rezanje cementnega karbida, keramike, safirja, PCB-jev, polprevodniških rezin in fotovoltaičnih silicijevih rezin.
Izjemno-tanke rezalne plošče, mikro-brusne glave, CNC-oblikovane brusilne plošče in diamantni brusilni valji.
2. Druge aplikacije
Nano-keramično cementirani karbidi: zamenjava kobaltove vezivne faze za visoko{1}}temperaturno rezanje in orodja,-odporna na korozijo.
Precizne keramične komponente, elektronski substrati in-obrabno odporni ognjevarni vezni sloji.
Trendi razvoja industrije
Kompozitna nano-modifikacija: kombinacija nano-oksidov z vlakni ali grafenskimi kompoziti, ki dosegata visoko trdnost in visoko žilavost;
Formulacije brez-nizke-temperature, nizkega{1}}taljenja svinca-: okolju prijazni-nano-sistemi litij-bor fosfata;
Funkcionalna modifikacija: dodatek toplotno prevodnih nano-polnil za izboljšanje odvajanja toplote pri suhem mletju;
Ultra-drobnozrnate nano-vezi, primerne za ultra-natančno zrcalno brušenje z uporabo nano-diamantov in mikro-abrazivov v prahu.