CN102674871A - 一种低温高强陶瓷结合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温高强陶瓷结合剂，其原料组分及其质量百分比含量为：SiO₂45-65％、Al₂O₃ 3-20％、B₂O₃ 9-25％、Na₂O 5-10％、Li₂O 2-7％、MgO 1-5％、ZnO 0-5％、纤维2-10％。本发明首先制备熔点较低的基础陶瓷结合剂，然后在基础陶瓷结合剂中加入高强度的莫来石或者陶瓷纤维对陶瓷材料增韧补强。本发明具有较低的耐火度和较高的强度，在750-850之间烧结，适用于制备金刚石及立方氮化硼磨具，可使超硬材料磨具的使用速度达到160m/s以上。

Description

一种低温高强陶瓷结合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷结合剂，具体是涉及一种适用于不同种类不同粒度超硬磨具的纤维增强的陶瓷结合剂。

背景技术

在磨具行业中，陶瓷结合剂是目前应用日益广泛的一种结合剂，具有磨粒把持性好，强度高，自锐性好，气孔可控，容屑排屑能力强，不易堵塞和烧伤工件等优点。基于上述优点，陶瓷结合剂超硬磨料磨具的应用需求越来越广泛，尤其随着现代磨削技术、磨削设备的发展及对磨削加工质量和效率要求的不断提高，尤其是近年来高速及超高速磨削的发展，对磨削工具使用速度的要求越来越高，这样就相应地对陶瓷结合剂的强度提出了更高的要求。目前市场上应用的陶瓷结合剂超硬磨料磨具的使用速度一般在80～120m/s，而高速磨削要求磨削工具的使用速度达到160m/s以上，所以陶瓷结合剂本身的强度必须有大的提高，才能使陶瓷结合剂超硬磨料磨具的强度大幅度地提高，以满足高速和超高速磨削应用需要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能够适用于高速磨削要求的具有纤维增强的低温高强陶瓷结合剂及其制备方法。

由于超硬材料(金刚石或立方氮化硼)高温易氧化或分解的特点，首先制备熔点较低的基础陶瓷结合剂，然后利用纤维对陶瓷材料的增韧补强作用，在陶瓷结合剂的基体中加入少量高强度的莫来石纤维或者陶瓷纤维来制备低温高强陶瓷结合剂。本发明通过如下技术方案予以实现：

一种低温高强陶瓷结合剂，其原料组分及其质量百分比含量为：SiO₂ 45-65％、Al₂O₃3-20％、B₂O₃ 9-25％、Na₂O 5-10％、Li₂O 2-7％、MgO 1-5％、ZnO 0-5％、纤维2-10％；

所述的纤维为莫来石或者氧化铝陶瓷纤维。

该低温高强陶瓷结合剂的烧结温度为750-850℃，抗弯强度大于60MPa。

一种低温高强陶瓷结合剂的制备方法，具有如下步骤：

(一)制备基础陶瓷结合剂

①将SiO₂ 45-65％、Al₂O₃ 3-20％、B₂O₃ 9-25％、Na₂O 5-10％、Li₂O 2-7％、MgO 1-5％、ZnO0-5％按比例混合成陶瓷结合剂原料，备用；

②将结合剂原料装入球磨机中研磨均匀并装入坩埚；

③在空气气氛中将上述原料于1200-1250℃高温熔炼；

④待原料完全熔融后倒入盛水的钢制容器中水淬；

⑤水淬后的原料经烘干，球磨、过筛，制得基础陶瓷结合剂；

(二)制备低温高强陶瓷结合剂

将莫来石或者氧化铝陶瓷纤维按比例加入到基础陶瓷结合剂中作为增强相，利用酒精作为球磨介质在球磨机中球磨分散，烘干、筛松，制得低温高强陶瓷结合剂。

本发明的有益效果是，在基础陶瓷结合剂中加入适量的纤维增强体，使陶瓷结合剂的强度得以较大程度的提高，用其制备的陶瓷结合剂超硬材料磨具使用速度可以达到160m/s以上。本发明的陶瓷结合剂具有较低的耐火度，在750-850之间烧结，适用于制备金刚石及立方氮化硼磨具。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明具体实施方式为：

(1)将SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、Li₂O、MgO、ZnO按比例称量，并将结合剂原料装入球磨机中研磨均匀；

(2)将步骤(1)的陶瓷混合料装入坩埚，放入高温炉中1200-1250℃熔炼；

(3)将步骤(2)中熔炼均匀的料倒入盛水的钢制容器中水淬；

(4)将步骤(3)所得到的水淬料经烘干，球磨、过筛，制备得到基础陶瓷结合剂；

(5)将纤维按比例加入到基础陶瓷结合剂中，并利用酒精作为球磨介质在球磨机中球磨分散，烘干、筛松，制得低温高强陶瓷结合剂。

(6)将步骤(5)得到的低温高强陶瓷结合剂成型为30*4*6的试条，在不同温度下于马弗炉中烧结，冷却后对其抗弯强度测试。

具体实施例的原料配比及其性能检测结果详见表1和表2。

表1

表2

本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。以上实例只是本发明一种较佳的实施方案，并非仅限于此，凡利用本方法使结合剂强度提高的实例均为本技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种低温高强陶瓷结合剂，其原料组分及其质量百分比含量为：SiO₂ 45-65％、Al₂O₃3-20％、B₂O₃ 9-25％、Na₂O 5-10％、Li₂O 2-7％、MgO 1-5％、ZnO 0-5％、纤维2-10％。

2.根据权利要求1的低温高强陶瓷结合剂，其特征在于，所述的纤维为莫来石或者氧化铝陶瓷纤维。

3.根据权利要求1的低温高强陶瓷结合剂，其特征在于，该低温高强陶瓷结合剂的烧结温度为750-850℃，抗弯强度大于60MPa。

4.权利要求1的一种低温高强陶瓷结合剂的制备方法，具有如下步骤：

(一)制备基础陶瓷结合剂

①将SiO₂ 45-65％、Al₂O₃ 3-20％、B₂O₃ 9-25％、Na₂O 5-10％、Li₂O 2-7％、MgO 1-5％、ZnO0-5％按比例混合成陶瓷结合剂原料，备用；

②将结合剂原料装入球磨机中研磨均匀并装入坩埚；

③在空气气氛中将上述原料于1200-1250℃高温熔炼；

④待原料完全熔融后倒入盛水的钢制容器中水淬；

⑤水淬后的原料经烘干，球磨、过筛，制得基础陶瓷结合剂；

(二)制备低温高强陶瓷结合剂

将莫来石或者氧化铝陶瓷纤维按比例加入到基础陶瓷结合剂中作为增强相，利用酒精作为球磨介质在球磨机中球磨分散，烘干、筛松，制得低温高强陶瓷结合剂。