[发明专利]一种纳米陶瓷结合剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米陶瓷结合剂的制备方法，属于纳米复合材料和机械加工领域。具体制备方法的步骤为：提供CaO‑Na₂O‑B₂O₃‑Al₂O₃‑SiO₂基础陶瓷结合剂粉末；制备纳米氧化物前驱体溶胶；将上述的基础陶瓷结合剂粉末加入到所制备的纳米氧化物溶胶中充分混合，再经干燥、烧结后制得纳米陶瓷结合剂。本发明通过将纳米添加物以前驱体纳米溶胶的形式引入到基础陶瓷结合剂中，有效的解决了纳米陶瓷结合剂制备过程中纳米添加物均匀分散的难题，在高性能超硬材料陶瓷磨具中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别是涉及一种纳米陶瓷结合剂的制备方法。

背景技术

陶瓷磨具性能是由陶瓷结合剂和磨粒的性能共同决定，陶瓷结合剂凭借其良好的自锐性、抗热性，对酸、碱和油等环境有很好的惰性，还具有把持力强，硬度高，应用范围广等特点，使得陶瓷磨具广泛应用于磨削加工的各大领域，在工业加工中起到至关重要的作用。但由于陶瓷结合剂烧结温度高、抗折强度低等一系列问题，陶瓷磨具在超高速、高精密、高效磨削加工领域发展严重受限。因此，需要开发一种低熔高强的陶瓷结合剂。

一般向陶瓷结合剂中添加纳米颗粒可以使其性能得到显著提高，但是在混料时，粉料易发生团聚现象，从而使得纳米颗粒分布不均匀，致使陶瓷结合剂烧结过程中易发泡变形。这一直是亟需解决的问题。通过将陶瓷结合剂加入到纳米陶瓷溶胶制备纳米陶瓷结合剂的方法，可以大大改善纳米颗粒分布的不均匀性，为解决纳米颗粒均匀分布问题提出新思路。

发明内容

本发明针对陶瓷结合剂添加物分散不均匀的缺陷，通过制备纳米氧化物前驱体溶胶，并将基础陶瓷结合剂与之混合，经过干燥和烧结制得添加物均匀分散的纳米陶瓷结合剂。为陶瓷结合剂的改性和开发提供借鉴意义。

具体的，本发明提供的一种纳米陶瓷结合剂的制备方法，具体实施步骤如下：

S1：制备CaO-Na₂O-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂基础陶瓷结合剂粉末；

S2：制备纳米SiO₂（TiO₂或ZnO）前驱体溶胶；

S3：按照一定的添加量将基础陶瓷结合剂粉末与纳米氧化物前驱体溶胶充分混合，经干燥、烧结制得纳米陶瓷结合剂。

优选地，S1的具体步骤为：

按照质量比3:20:22:6:49的比例，分别称取碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅备用；

将所述碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅混合均匀后，压制成块体，再将块体在玻璃熔炼炉中1400℃下熔融3h，然后经水淬和干燥后，使用快速研磨机将玻璃料研磨至400目即可得到CaO-Na₂O-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂基础陶瓷结合剂粉末。

优选地，S2所述前驱体溶胶为SiO₂、TiO₂或ZnO中的一种或多种。

更优选地，S2的具体步骤为：

按照体积比1：1.5～2.5：1的比例分别量取硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水，充分混合后形成混合液，将混合液在45～60℃水浴下机械搅拌10～30min，然后缓慢加入稀硝酸至溶胶均匀透明，最后在磁力搅拌器上均匀搅拌1～3h，得到SiO₂前驱体溶胶。

更优选地，S2的具体步骤为：