[发明专利]一种低融高强微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂，具体涉及结合剂配方和制备方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术

20世纪80年代，国际上出现了一类新型刚玉磨料一微晶陶瓷磨料，其多用溶胶一凝胶工艺合成，烧结成高韧性和高硬度的磨料，晶粒尺寸100-500nm。与普通刚玉磨料相比，其结构和性能的优越性主要表现在：晶粒大小是普通磨料的二百分之一到十五分之一，在磨削过程中，表现为沿晶断裂，而不是普通磨料的穿晶断裂，从而能够不断露出新的磨削刃，保证了磨具的自锐功能和磨削性能的稳定。除这些优越的性能外，微晶磨料的价格也远低于立方氮化硼和金刚石磨料，在某些方面还可以代替超硬磨料使用。随着微晶陶瓷磨料的出现，微晶氧化铝陶瓷磨具应运而生，并广泛用于钢铁、机械、建筑、航空、军工等领域。

微晶氧化铝陶瓷磨具的性能除了取决于磨料本身的性能、配方设计和磨具制备的工艺过程外，还主要取决于陶瓷结合剂的性能。结合剂的组成及其与磨料的结合情况等因素均影响磨具的性能，参见：J.Mater.Sci.Lett.1994，13，1287；J.Mater.Sci.2008，43，4303；J.Mater.Sci.Lett.2000，19，915。利用不同结构和性能的陶瓷磨料制造磨具需要不同的陶瓷结合剂，也就是说陶瓷结合剂都具有一定的针对性，任何一种陶瓷磨料必须有与其相对应的结合剂才能最大限度地体现出磨料的性能，例如：CN101195517B(CN200710150757.9)公开了一种针对金刚石和立方氮化硼超硬材料磨削工具用低温高强微晶玻璃陶瓷结合剂的制备方法；CN101993249A(CN201010519472.X)公开了一种针对立方氮化硼磨具用低温高强陶瓷结合剂的制备方法。

由于微晶陶瓷磨料的晶粒在较高温度下易长大，破坏原有的显微结构。因此为使磨具保持良好的磨削性能，就需要降低烧成温度，同时不影响磨具的强度。而目前超硬磨具用陶瓷结合剂的烧成温度通常较高，例如CN101693627A(CN200910182691.0)公开了一种纳米陶瓷复合结合剂，是在陶瓷结合剂基体中加入纳米级的颗粒、片晶、晶须和纤维等第二相而形成的一种纳米复合材料，其中用于金刚石模具的陶瓷结合剂的烧成温度800-850℃，用于立方氮化硼模具的陶瓷结合剂的烧成温度850-900℃。但该结合剂不是针对微晶氧化铝陶瓷磨具用的。

发明内容

本发明提供了一种微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂，摩尔百分比组分如下：

SiO₂ 45-65％，Al₂O₃ 5-20％，B₂O₃ 10-30％，(M1)₂O 8-20％，(M2)₂O 0-8％，ZnO 1.5-2.5％，XF 1.5-2.5％，其中，M1、M2代表两种碱金属，XF代表一种氟化物；其中，M1、M2各自独立地选自Li、Na、K，且不相同；XF选自LiF、NaF或CaF₂。

优选的，M1为Na，M2为Li或K，XF为LiF。

根据本发明优选的，上述Al₂O₃为纳米级γ-Al₂O₃或来源于纳米级γ-AlOOH；B₂O₃为三氧化二硼或来源于H₃BO₃；(M1)₂O来源于Na₂CO₃，(M2)₂O来源于Li₂CO₃或K₂CO₃，ZnO为纳米级颗粒，XF来源于LiF。

根据本发明优选的，一种微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂，摩尔百分比组分如下：

SiO₂ 45-60％，纳米级Al₂O₃ 7-15％，B₂O₃ 15-30％，Na₂O 8-17％，Li₂O 0-8％，纳米级ZnO1.5-2.5％及LiF 1.5-2.5％。