Podczas procesu wypalania różne składniki mineralne zawarte wzeszklona ściernicaspoiwo oddziałują ze sobą. W tej samej temperaturze wypalania, atmosferze i ciśnieniu tylko niewielka część niektórych składników może się stopić. Stopione spoiwo zeszklone ściernicy stygnie, tworząc fazę szklistą, która jest równomiernie rozmieszczona wokół ziaren ściernych, wiążąc je ze sobą. Spoiwa ceramiczne do ściernic o ogniotrwałości niższej niż temperatura wypalania stają się spoiwami topionymi. Te o ogniotrwałości wyższej niż temperatura wypalania stają się spoiwami spiekanymi; a te o ogniotrwałości bliskiej lub równej temperaturze wypalania stają się spoiwami pół{4}}spiekanymi.
(1) Spoiwa do ściernic ceramicznych na bazie korundu-
Spoiwa spiekane są stosowane głównie w materiałach ściernych-korundowych i występują w wielu odmianach. Najczęściej używanymi typami są-skalenie gliniaste (K2O·Al2O3·SiO2) i gliniaste-skalenie-szkło borokrzemowe (K2O·Al2O3·B2O3·SiO2).
Zakres składu spoiw ilastych-skaleniowych wynosi od 20% do 50% gliny i od 50% do 80% skalenia. Spoiwa o zawartości gliny poniżej 30% uważane są za spoiwa topione, natomiast te o większej zawartości gliny za spoiwa spiekane. Ogniotrwałość spoiwa wzrasta wraz ze wzrostem zawartości gliny i maleje wraz ze wzrostem zawartości skalenia. Spoiwa gliniaste-skaleniowe są niedrogie i spełniają wymagania wydajnościowe-ogólnego zastosowania korundowych materiałów ściernych, ale nie można ich używać do wytwarzania-gruboziarnistych i miękkich- materiałów ściernych.
Szkło borokrzemianowe w gliniastym-skalienowym-spoiwie ze szkła borokrzemianowego ma ogniotrwałość 640-690 stopni i jest silnym topnikiem. Wszystkie spoiwa zawierające-bor to spoiwa topione; mają wysoką płynność, dobrą-zwilżalność w wysokich temperaturach i dużą reaktywność, co pomaga poprawić wytrzymałość materiału ściernego. Często stosuje się je w celu poprawy wytrzymałości materiałów ściernych oraz materiałów ściernych-gruboziarnistych i miękkich-o niskiej zawartości spoiwa, ściernic szybkoobrotowych i supertwardych materiałów ściernych.
(2) Spoiwa do ściernic ceramicznych na bazie węglika krzemu-
W materiałach ściernych SiC powszechnie stosuje się spoiwa spiekane. W wysokich temperaturach SiC rozkłada się na C i Si, a rozkład ten intensyfikuje się wraz ze wzrostem fazy ciekłej w spoiwie. Gdy tlen jest niewystarczający, pojawiają się defekty „czarnego rdzenia”. Ogniotrwałość spiekanego spoiwa jest wyższa niż temperatura wypalania, a podczas spiekania powstaje tylko niewielka ilość fazy ciekłej. Niewielka ilość C z rozkładu ziaren ściernych ulega utlenieniu, a na powierzchni ziaren ściernych SiC tworzy się cienka warstwa SiC, zapobiegając dalszemu rozkładowi SiC. Spiekane spoiwa mają słabą płynność, reaktywność i zwilżalność w wysokiej-temperaturze. Materiały ścierne wykonane z tych spoiw mają niską porowatość, słabą skuteczność szlifowania i są podatne na przypalenie przedmiotu obrabianego. Stosowane są najczęściej do materiałów ściernych SiC o wyższej twardości.
Typowe spoiwa stosowane w materiałach ściernych SiC obejmują glinę-skaleń-typ kwarcu, glinę-skaleń-kwarc-typ talku i glinę-skaleń-typu szkło borokrzemowe. Zakres proporcji surowców w przypadku gliniastych-skaleniowych-spoiw kwarcowych wynosi 15% ~ 30% kwarcu, 40% ~ 65% skalenia i 20% ~ 35% gliny. Są to przeważnie spoiwa spiekane, które są stosunkowo kruche, a materiały ścierne nadają się do szlifowania twardszych przedmiotów. Spoiwa gliniaste-skaleniowe-kwarcowe-talkowe to także spoiwa spiekane, stosowane głównie do produkcji materiałów ściernych SiC o średniej twardości i wyższej. Mają wysoki stosunek kwas-zasad, dużą odporność na tworzenie się „czarnego rdzenia” i zapobiegają czerwienieniu się materiału ściernego. Spoiwa gliniaste-skaleniowe-szkło borokrzemowe mają wyższą wytrzymałość i nadają się do wytwarzania-szybkościowych ściernic SiC z prędkością 60 m/s. Te spoiwa są typu topionego, mają wysoki stosunek kwas-zasad, a produkty są mniej podatne na defekty „czarnego rdzenia”.
(3) Spoiwa do ściernic zeszklonych diamentem i sześciennym azotkiem boru
Ze względu na słabą stabilność termiczną diamentu i sześciennego azotku boru, supertwarde narzędzia ścierne muszą być wytwarzane przy użyciu wypalania w niskiej-temperaturze ze spoiwami o niskiej-temperaturze topnienia. Wypalanie w niskiej-temperaturze ze spoiwami o niskiej-temperaturze topnienia ma następujące cechy:
① Wypalanie w niskiej-temperaturze ze spoiwami o niskiej-temperaturze topnienia może obniżyć koszty paliwa i skrócić cykl wypalania.
② Może poprawić jakość narzędzi ściernych i zmniejszyć liczbę wadliwych produktów. Wypalanie w niskiej-temperaturze pozwala uniknąć problemu słabej-temperaturowej stabilności termicznej diamentu i sześciennego azotku boru.
③ Spoiwa o niskiej-temperaturze topnienia w temperaturze pokojowej obejmują glinę-skaleń-szkło borokrzemianowe-typ fluorytu, szkło borokrzemowe-kwarc-proszek korundu-stałe szkło wodne, glinę-bor-zawierającą szkło igłowe i gliniane-skaleń-szkło okienne wpisz.
Typowe spoiwa szklane stosowane w diamentowych materiałach ściernych obejmują SiO2·ZnO·B2O3szkło, Na2O·Al2O3·B2O3·SiO2szkło i SiO2·Glin2O3·TiO2·BaO·B2O3szkło. W materiałach ściernych z regularnego azotku boru powszechnie stosuje się SiO2·B2O3·Nie2Szkło O·PbO·ZnO. Ze względu na niską temperaturę mięknienia, wysoką wytrzymałość i dobrą stabilność chemiczną, szkła borokrzemianowo-sodowe są często wybierane jako szkło bazowe do spoiw ceramicznych w materiałach ściernych diamentowych i sześciennym azotku boru. Następnie dodaje się inne składniki i dostosowuje w oparciu o wymagania dotyczące spoiwa, takie jak niska temperatura topnienia, niska rozszerzalność, wysoka wytrzymałość i dobra zwilżalność. Obecnie ceramikę szklaną- stosuje się jako spoiwo szklane w matrycach ceramicznych do produkcji materiałów ściernych z diamentu i sześciennego azotku boru. Do tej-ceramiki szklanej zalicza się ceramikę-krzemianową, glinokrzemianową, fluorokrzemianową i boranową. Jako spoiwa powszechnie stosuje się ceramikę ze szkła fluorokrzemianowego-; opierają się na układzie MgO·Al2O3·SiO2 z dodatkiem silnych topników, takich jak fluor i potas, w celu obniżenia temperatury topnienia i temperatury krystalizacji-ceramiki szklanej fluorokrzemianowej, osiągając w ten sposób niską temperaturę topnienia wymaganą w przypadku spoiw do materiałów supertwardych.
