[发明专利]一种纳米陶瓷结合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米陶瓷结合剂及其制备方法，属于纳米复合材料和机械加工领域。具体方法包括如下步骤：制备钛酸盐一维纳米材料；提供Na₂O‑Al₂O₃‑SiO₂‑B₂O₃基础陶瓷结合剂粉末；将制备的钛酸盐一维纳米材料按0.2～5wt％的添加量添加到基础陶瓷结合剂粉末中，充分混合分散均匀，制得纳米陶瓷结合剂。由于现有的普通陶瓷结合剂具有强度低，烧结温度高及自身脆性等不足，本发明通过添加一种钛酸盐一维纳米材料而制备的纳米陶瓷结合剂克服了普通陶瓷结合剂的不足，不仅大大降低了结合剂的烧结温度，节省了能源，还显著提高了陶瓷结合剂的强度，很好地应用于陶瓷磨具中。

技术领域

本发明属于纳米复合材料和机械加工领域，特别是涉及一种纳米陶瓷结合剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代精密加工工业的发展，对加工工具要求越来越高，陶瓷磨具的重要性也日益显现，但是陶瓷磨具在高端精密磨削方面还存在些问题，现有的普通陶瓷结合剂具有强度低，烧结温度高及自身脆性等不足，不能满足陶瓷磨具加工强度要求，这就需要我们进一步改善陶瓷结合剂。因此，有必要探索一种烧结温度低，强度高的陶瓷结合剂，可以很好地满足陶瓷磨具在精密加工方面的需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米陶瓷结合剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备钛酸盐一维纳米材料；

S2：提供Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃基础陶瓷结合剂粉末；

S3：将S1制备的钛酸盐一维纳米材料按0.2～5wt％的添加量添加到基础陶瓷结合剂粉末中，充分混合分散均匀，制得纳米陶瓷结合剂。

优选地，制备所述钛酸盐一维纳米材料所用的原料为二氧化钛、金属钛、钛合金或钛盐。

更优选地，所述钛酸盐一维纳米材料为钛酸钠纳米线、钛酸钾纳米线、钛酸钠纳米纤维、钛酸钾纳米纤维、钛酸钠纳米带、钛酸钾纳米带中的任意一种。

更优选地，S1的具体步骤为：配制10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，备用；

称取二氧化钛粉末，按照固液比1g：20～40ml的比例，将二氧化钛粉末加入到氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，充分溶解，得到混合溶液；

将所述混合溶液加入到水热反应釜中，在140～160℃下保温8～10h，随后自然冷却至室温，经洗涤、离心、干燥后，在420～450℃下煅烧1～2h，得到钛酸钠纳米线或钛酸钾纳米线。

更优选地，S1的具体步骤为：配制10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，备用；

称取钛片，按照固液比1g：15～25ml的比例，将钛片和氢氧化钠或氢氧化钾溶液依次加入水热反应釜中；在140～160℃下保温8～12h，随后自然冷却至室温，取出钛片并经洗涤、离心、干燥后，在420～450℃下煅烧1～2h，得到钛酸钠纳米带或钛酸钾纳米带。

更优选地，S1的具体步骤为：按照体积比1：3～5的比例分别量取钛酸丁酯和乙醇，并配制10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，备用；

将钛酸丁酯缓慢加入到乙醇中，再加入与钛酸丁酯等体积的10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，充分混合后，静置2h形成溶胶，将所述溶胶加入到水热反应釜中，180～200℃保温12h，随后自然冷却至室温，反应产物经洗涤、离心、干燥后，在440～460℃下煅烧1～2h，得到钛酸钠纳米纤维或钛酸钾纳米纤维。