陶瓷結合劑磨具是磨料磨具行業的重要組成部分，相較于金屬結合劑磨具與樹脂結合劑磨具，其具有耐熱性好、多孔結構易散熱、易排屑、磨削彈性形變小、磨削精度高、自銳性好等優點，被廣泛應用于各行各業。陶瓷結合劑磨具的性能很大程度上取決于陶瓷結合劑的性能，而陶瓷結合劑的性能與其組成成分和制備工藝相關。

        作為超硬材料行業常用的金剛石磨料，耐高溫性能較差，所以其所需結合劑應具有較低的燒結溫度以及合適的流動性和熱膨脹系數。R2O- Al2O3-
B2O3- SiO2體系是金剛石砂輪常用的一種陶瓷結合劑體系，不同的組分具有不同的作用，對磨具性能有不同的影響。

        這篇文章通過改變結合劑中Al2O3、B2O3和SiO2的含量進行燒結分析，探討不同組分含量對結合劑各性能的影響情況，以期給大家使用陶瓷結合劑和改善金剛石砂輪性能提供一些有價值的指導。

        結合劑的耐火度分析

        結合劑的耐火度是直接影響磨具燒成溫度的性能指標。B2O3在陶瓷結合劑中具有降低耐火度的作用，而SiO2和Al2O3在陶瓷結合劑中會使結合劑耐火度升高，且Al2O3對結合劑耐火度的影響要比SiO2的影響大。

        結合劑的流動性分析

        結合劑的流動性是反映結合劑在高溫熔融狀態下黏度變化的參數，結合劑的流動性越高，其與磨料的結合性能越好。B2O3在陶瓷結合劑中具有提高結合劑流動性的作用，而Al2O3則會使陶瓷結合劑的流動性降低。

        結合劑的熱膨脹系數分析

        為了使燒結過程中陶瓷結合劑與磨料之間具有更好的把持力，避免結合劑與磨料界面之間產生熱應力，因此陶瓷結合劑的熱膨脹系數需要與磨料的熱膨脹系數相匹配。陶瓷結合劑的熱膨脹系數是由各組分的含量及形成的網絡結構決定的。當結合劑中Al2O3 + B2O3 和Na2O 的摩爾比n(Al2O3 +B2O3) / n(Na2O)＜1 時， Al2O3 和B2O3 會與Na2O中的氧離子結合形成[AlO4] 和[BO4]，參與到結合劑的網絡結構中，令結合劑的網絡結構致密化，進而降低結合劑的熱膨脹系數；當n(Al2O3 + B2O3) / n(Na2O)＞1 時，Na2O 中的氧離子不足， Al2O3和B2O3 形成[AlO3]和[BO3] 三角體，使網絡結構的致密性降低，導致熱膨脹系數升高。

        受Al2O3、B2O3和SiO2含量的共同影響，Al2O3和SiO2含量增加通常能夠提高結合劑的抗折強度，而B2O3的影響因Al2O3含量不同而變化。

        結合劑的顯微硬度分析

        當SiO2 質量分數為65% 時，結合劑中B2O3質量分數由10% 上升至25%，結合劑的顯微硬度上升35 MPa；當Al2O3質量分數為15% 時，結合劑中SiO2質量分數由15% 上升至30%，結合劑的顯微硬度上升60 MPa；當B2O3  質量分數為20% 時，結合劑中SiO2質量分數由55% 上升至70%，結合劑的顯微硬度上升93 MPa。因此可以推斷，各組分對結合劑顯微硬度提高的影響為SiO2> B2O3> Al2O3。

        金剛石砂輪用的陶瓷結合劑，往往組分少則五六種，多則十余種，按照玻璃網絡學說，各組分又分為網絡形成體、網絡修飾體，網絡中間體，功能不同，影響各異。超硬制品行業專業研究陶瓷結合劑的多在高校，因為玻璃的復雜性，至今連玻璃形成學說也沒定論，加之其性能的重要性，所以研究價值還是非常大的。大家可以看到，高校里對玻璃不同體系、不同成分的研究成果林林總總，但是另一個不爭的事實：普遍超硬制品生產企業缺乏相關的研究，多年來死守一兩種陶瓷結合劑，導致砂輪制品難有質的突破。