一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂制造技术

本发明专利技术公开了一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征是，向基础玻璃粉中外加10～20％质量百分比的复合助溶剂，以降低析晶温度。其基础玻璃粉原料组分及其质量百分比含量为：1～5％Li2O，15～27％Al2O3，55～70％SiO2，2～10％MgO，3～8％ZnO，2～6％P2O5。复合助熔剂的组成及质量百分比：1～45％B2O3，1～55％Na3AlF6，1～60％Na2O。采用粉末烧结法得到微晶玻璃结合剂，其烧结析晶温度为680～780℃，热膨胀系数为2.6～3.4×10-6/℃，金刚石复合材料的抗弯强度达到60～100MP。本发明专利技术提供了热膨胀系数低、析晶温度低、强度高，适合金刚石复合材料的微晶玻璃结合剂，提高了金刚石复合材料的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于金刚石复合材料磨削工具的，尤其涉及一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂。
技术介绍
金刚石显著的性能是硬度高，具有很优越的加工性能，在磨削加工领域有着广泛的应用。各种金刚石复合材料磨削工具广泛用于机械加工、石材切磨、工程施工、地质勘探、 硬质合金的切削以及其它尖端科技领域。以金刚石作为磨料的金刚石复合材料磨削时具有如下优势高的磨削效率、耐磨性好、磨削力小、磨削温度低、磨削的工件精度高、表面磨削质量好。虽然金刚石磨料具有很多优越性能，但是其晶体表面有一个空余的键未被利用， 容易与外来缺电子的原子发生反应。高温条件下(空气中为800°C)，当氧与金刚石表面上的碳原子相接触时，就容易吸收碳原子多余的电子而相互结合成键，形成CO气体跑掉，使金刚石氧化损耗，甚至丧失加工功能。满足金刚石复合材料低温烧成的低熔玻璃结合剂由于引入大量碱金属使其热膨胀系数较高，与金刚石的热膨胀系数相差过大，热匹配性差。这使金刚石复合材料在制备和使用过程中，在磨料和结合剂之间产生热应力而出现大裂纹。大裂纹的形成降低了结合剂对金刚石磨粒的结合强度，磨粒容易在高效磨削中脱落，增加磨削成本，复合材料使用寿命下降。微晶玻璃内的晶体具有极小的晶粒尺寸(一般为1 10 μ m)，这赋予了微晶玻璃极其优越的性能。同时微晶玻璃很多性能如强度、热膨胀系数、透明性、耐磨性以及硬度等都可以通过改变原始玻璃组成和热处理制度按照预期在一定范围内进行调节。在陶瓷结合剂中微晶玻璃结合剂具有的很多优越性是普通玻璃结合剂无法比拟的，体系中的微晶体可以起到颗粒增韧的作用，可使微晶玻璃结合剂的机械强度在原始玻璃的基础上大大提高。 更重要的是微晶玻璃的热膨胀系数可以通过调整微晶玻璃的微晶体种类、大小、体积分数等因素使其与金刚石接近。由于以锂辉石为主晶相的锂铝硅系微晶玻璃的烧结温度较高(高于850°C )，因此不能直接作为结合剂用于金刚石复合材料的制备与研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了将微晶玻璃陶瓷结合剂的优势应用到金刚石复合材料中去，提供一种析晶温度低、强度高、热膨胀系数低、适合金刚石复合材料的微晶玻璃陶瓷结合剂，以便使金刚石复合材料的性能更加优越。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，由基础玻璃粉外加10 20%质量百分比的复合助熔剂组成；所述基础玻璃粉的原料组分及其质量百分比含量为1 5% Li20,15 27%Al2O3, 55 70 % SiO2, 2 10 % MgO, 3 8 % ZnO, 2 6 % P2O5 ；所述复合助熔剂的原料组成及质量百分比含量为1 45%化03，1 55% Na3AlF6,1 60% Na2O。微晶玻璃陶瓷结合剂的烧结析晶温度为680 780°C，热膨胀系数为2. 6 3. 4 X ΙΟ—6/°C，金刚石复合材料的抗弯强度达到60 100MP。所述基础玻璃粉的优选原料配比为5% Li2O, 21% Al2O3,63% SiO2,6% MgO, 3% ZnO, 2% P205。所述复合助溶剂的优选原料配比为40% B2O3'20% Na3AlF6,40% Na2O0所述复合助溶剂的优选的外加质量百分比为15%。本专利技术的有益效果是(1)提供了一种热膨胀系数低、析晶温度低、强度高，适合金刚石复合材料的微晶玻璃陶瓷结合剂。本专利技术采用粉末烧结法得到微晶玻璃陶瓷结合齐U，其烧结析晶温度为680 780V，热膨胀系数为2. 6 3. 4 X 10_6/°C，金刚石复合材料的抗弯强度达到60 100MP。(2)为金刚石复合材料提供了一种烧结温度低(低于800°C )、 强度高、热膨胀系数低的微晶玻璃陶瓷结合剂，满足金刚石复合材料的低温烧结要求以及具有与金刚石相匹配的热膨胀系数。采用该结合剂得到的微晶玻璃金刚石复合材料强度高，可以满足金刚石复合材料高速磨削的要求。具体实施例方式本专利技术采用常规的化学原料和常规的粉末烧结法进行制备，在不破坏微晶玻璃优越性能的前提下，通过向基础玻璃粉中引入B203/Na3AlF6/Nii20多组分复合助熔剂以改变析晶温度，使主晶相β -锂辉石在改性后的Li20-Al203-4Si&玻璃体系中的析晶温度降到 800°C以下。作为金刚石复合材料的结合剂时，在合适的烧结温度下经过保温即可析晶，制备满足金刚石磨料要求的低温高强微晶玻璃结合剂，实现提高金刚石复合材料加工性能的目的。本专利技术采用常规的制备方法，以β-锂辉石为主晶相的Li20-Al203_4Si02微晶玻璃为基础结合剂，引入B203/Na3AlF6/Nii20多组分复合助熔剂，球磨混合均勻后，在1200 1400°C下熔融成玻璃熔液，水淬、干燥、粉碎成玻璃粉，即可得到结合剂，也是微晶玻璃陶瓷结合剂的前驱体。采用粉末烧结法得到微晶玻璃陶瓷结合剂，其烧结析晶温度为680 780 "C。本专利技术基础玻璃粉和复合助熔剂的具体实施例详见表1。表 权利要求1.一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，由基础玻璃粉外加10 20%质量百分比的复合助熔剂组成；所述基础玻璃粉的原料组分及其质量百分比含量为1 5% Li20,15 27% Al2O3， 55 70% SiO2, 2 10% MgO, 3 8% ZnO, 2 6% P205。所述复合助熔剂的原料组成及质量百分比含量为1 45% B2O3，1 55% Na3AlF6,1 60% Na2O02.根据权利要求1的金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征在于，微晶玻璃陶瓷结合剂的烧结析晶温度为680 780°C，热膨胀系数为2. 6 3. 4X 10_6/°C，金刚石复合材料的抗弯强度达到60 100MP。3.根据权利要求1的金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征在于，所述基础玻璃粉的优选原料配比为5% Li2O, 21% Al2O3'63% SiO2,6% MgO, 3% ZnO, 2% P2O5-4.根据权利要求1的金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征在于，所述复合助溶剂的优选原料配比为40% B2O3'20% Na3AlF6,40% Na2O05.根据权利要求1的金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征在于，所述复合助溶剂的优选的外加质量百分比为15%。全文摘要本专利技术公开了一种金刚石复合材料用微晶玻璃陶瓷结合剂，其特征是，向基础玻璃粉中外加10～20％质量百分比的复合助溶剂，以降低析晶温度。其基础玻璃粉原料组分及其质量百分比含量为1～5％Li2O，15～27％Al2O3，55～70％SiO2，2～10％MgO，3～8％ZnO，2～6％P2O5。复合助熔剂的组成及质量百分比1～45％B2O3，1～55％Na3AlF6，1～60％Na2O。采用粉末烧结法得到微晶玻璃结合剂，其烧结析晶温度为680～780℃，热膨胀系数为2.6～3.4×10-6/℃，金刚石复合材料的抗弯强度达到60～100MP。本专利技术提供了热膨胀系数低、析晶温度低、强度高，适合金刚石复合材料的微晶玻璃结合剂，提高了金刚石复合材料的性能。文档编号C03C12/00GK102531400SQ20121006394公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉梅，赵加硕，李志宏，张庆彬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：