铜锡合金粉在树脂结合剂中的应用研究

铜锡合金粉在树脂结合剂中的应用研究

0超硬磨具的加工树脂混合剂的特点是研磨力小、研磨热少、自蚀性好、研磨效率高、表面光滑度高。主要用于精磨、半精磨、叶面磨和研磨。现在它是使用最广泛的超硬磨具之一。然而，由于树脂结构的特点，其强度低、破坏快、形状保持性差。针对树脂分子的结构特点,本文通过对铜锡合金粉在树脂结合剂超硬制品中的应用与分析,优化出一种合适铜锡比例、含量、粒度的铜锡合金粉作为树脂结合剂超硬制品的填料,达到改善树脂结合剂超硬制品的耐用度和形状保持性的目的,获得一种磨削性能良好的树脂结合剂超硬制品。1实验部分1.1实验原材料Cu粉;铜锡合金粉;Cr2O3,纯度99.9%;ZnO,纯度99.9%;酚醛树脂粉;YG8硬质合金。1.2实验设备全自动热压机;KZJ型电动抗折机;HR150型洛氏硬度计;JSM-6700场发射扫描电子显微镜;金刚石薄片切割机.1.3树脂结合剂用量利用电动抗折机测试样条的抗折强度;用洛氏硬度计测试样条的硬度;用扫描电镜分析树脂结合剂超硬制品断口的微观结构;在金刚石薄片切割机上进行树脂结合剂金刚石砂轮磨削性能的实验。2结果与分析2.1铜锡比例对树脂相结合的影响图1为铜锡合金粉对树脂超硬制品抗折强度的影响。由图1可知,两种粒度的铜锡合金粉只有达到合适的添加量时,树脂超硬制品的抗折强度才达到最大值。原因为:当铜锡合金粉的添加量低于其合适的填充量时,这时填料使基体树脂产生的银纹不致发展为宏观裂纹,但是当填料的填充量大于该粒度合适的填充量时,这时填料引发其周围基体树脂产生的银纹增多,并且由于粒子之间的树脂层变薄,从而使银纹易发展为宏观裂纹,复合材料容易被破坏。图2为铜锡合金粉的铜锡比例对树脂结合剂超硬制品抗折强度的影响。由图2可以知道,铜锡合金粉a的增强效应高于铜锡合金粉b的增强效应。原因为铜锡合金粉a含有较多的硬脆相,这样用其填充的复合材料受到外力作用时,可以促使其周围基体树脂产生更多的银纹和剪切带来消耗外来能量,从而使复合材料的韧性和强度得到更大提高。2.2树脂基复合材料硬度下降原因图3为铜锡合金粉的添加量对树脂结合剂超硬制品硬度的影响。由图3可以知道,两种粒度的铜锡合金粉填充的树脂基复合材料的硬度,并不是随着铜锡合金粉填充量的增加一直增大,而是在其硬度达到最大后,继续增加铜锡合金粉的填充量,复合材料的硬度下降。原因为:树脂基复合材料的硬度虽然是填料相对堆砌系数和真实模量的函数,但是它还与填料的分散程度、界面黏合力、制样时填料的分布、固化时填料对交联作用的阻滞等因素有关。随着填充量的增加,添加剂易分散不均,易团聚,并且填料对交联作用的阻滞作用增加,在制品内部和表面产生了更多的缺陷,这些因素的共同作用导致制品硬度降低。图4为铜锡比例不同的铜锡合金粉对树脂结合剂超硬制品硬度的影响。由图4知道,a、b二种铜锡合金粉都在恰当的填充量时使树脂基复合材料的硬度达到了最大,但是二者对树脂基复合材料的硬度改善的程度不一样。原因是在两种合金粉的形状、粒度相同时,二者相对堆砌系数一致,铜锡合金粉a中含有较多硬脆相,用其填充的树脂基复合材料的硬度较高。2.3树脂相对于铜锡合金粉的浸润性图5为铜锡合金粉a填充的树脂结合剂超硬制品的断口SEM及白色区域的EDS图。图6为铜锡合金粉b填充的树脂结合剂超硬制品的断口SEM及白色区域的EDS图。从图5与图6铜锡合金粉a、b分别填充的树脂结合剂超硬制品的5000倍的断口SEM照片可以知道,树脂对铜锡比例不同的铜锡合金粉的浸润包裹能力不同,树脂对铜锡合金粉a的浸润性优于其对铜锡合金粉b的浸润性;树脂与铜锡合金粉a的界面比较模糊,二者的界面结合力较强。2.4铜锡合金粉对树脂金刚石砂轮磨削比的影响图7为树脂金刚石砂轮磨削硬质合金的磨削转矩的比较。从图7可以清晰的知道,铜锡合金粉填充的树脂金刚石砂轮的磨削转矩较低。原因有两方面:一是铜锡合金粉填充的树脂金刚石砂轮磨削锋利,有利于降低磨削力;二是铜锡合金粉像石墨、二硫化钼一样具有低的摩擦系数,可以减少树脂金刚石砂轮在动态转动时的摩擦力。图8添加相同含量Cu粉和铜锡合金粉的树脂金刚石砂轮磨削比的比较。由图8可以知道,铜锡合金粉显著提高了树脂金刚石砂轮的磨削比。原因为:一是铜锡合金粉填充的复合材料的硬度较高,这将促使用其填充的树脂结合剂的耐磨性得到提高,磨具表面磨粒可以得到充分发挥;二是铜锡合金粉对树脂结合剂的耐热性改善程度更好,这种特性促使金刚石在磨削过程中能得到充分发挥,避免其因结合剂的过早分解和炭化而脱落。3树脂粉与铜锡合金粉的配伍性(1)铜锡合金粉的铜锡比例、含量、粒度对树脂结合剂超硬制品的力学性能影响较显著,只有选择适当铜锡比例、含量、粒度的铜锡合金粉才能获得具有优异力学性能的树脂结合剂超硬制品;(2)树