[发明专利]一种低温高强度金刚石基微晶玻璃复合材料

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，涉及一种低温烧成强度较高的金刚石基微晶玻璃复合材料及其制备方法。

背景技术

金刚石硬度和熔点极高，热导率高，热容小，热膨胀率低，是一种性能极其优良的超硬材料，但是金刚石烧成时扩散系数很低，单一的金刚石并不能制成生产应用中所需的金刚石制品。因此，在工业生产中，一般通过其他材料，也就是通常所说的各类结合剂，通过各种方式把金刚石结合到一起，来制备可以投入实际应用的各类金刚石复合材料。金刚石基微晶玻璃复合材料是一类新型重要的金刚石基复合材料，在工业各领域中均具有广泛的应用。

金刚石磨具的广泛应用，对金刚石基微晶玻璃复合材料的强度和金刚石与结合剂的匹配性提出了更高的要求。怎样在其他性能不受影响的情况下，更好的提高复合材料的强度一直是国内外研究的热点。添加稀土氧化物或者进行高温、长时间处理虽然可行但成本较高。加入的添加剂种类较多，虽然可能提高强度，但原料之间的反应不易把握，高温烧结影响材料的综合性能。

发明内容

本发明的目的，是在现有技术的基础上，在不影响其主要性能的情况下，进一步提高金刚石基微晶玻璃复合材料的强度和综合性能。本发明没有添加较昂贵金属或氧化物，而是选择简单可行的操作步骤及廉价易得的原料通过优化的实验工艺制成强度相对较高的金刚石基微晶玻璃复合材料。提供一种成本低廉、绿色环保、综合性能优良、强度较高的金刚石基微晶玻璃复合材料。

本发明通过如下技术得以实现。

一种低温高强度金刚石基微晶玻璃复合材料，原料组分及其质量比为结合剂:金刚石颗粒:粘结剂＝16﹕80﹕4；

所述结合剂的原料组分及其质量百分比含量为：

45～52wt％SiO₂、10～15wt％B₂O₃、3～7wt％Na₂O、5～12wt％Li₂O、10～15wt％Al₂O₃、10～20wt％ZnO、2～6wt％TiO₂和2～6wt％ZrO₂，在此基础上，外加2～10wt％的ZnF₂；

上述低温高强度金刚石基微晶玻璃复合材料的制备方法，具有如下步骤：

(1)按基础微晶玻璃结合剂的原料组分及其质量百分比含量：45～52wt％SiO₂、10～15wt％B₂O₃、3～7wt％Na₂O、5～12wt％Li₂O、10～15wt％Al₂O₃、10～20wt％ZnO、2～6wt％TiO₂和2～6wt％ZrO₂进行配料；混料后，再将混合均匀的原料放入1400℃高温熔块炉中熔炼，同时把熔融的玻璃体进行水淬；再把水淬后的玻璃体干燥、球磨、过筛，得到基础微晶玻璃结合剂；

将2～10wt％的ZnF₂粉末加入到基础微晶玻璃结合剂粉末中研磨混匀，制得微晶玻璃结合剂；

(2)将步骤(1)的微晶玻璃结合剂与金刚石颗粒、粘结剂按16﹕80﹕4的质量比混合造粒，干压成形为坯体；

(3)将步骤(2)的坯体在高温烧结炉中于780～800℃烧结，室温自然冷却，制得金刚石基微晶玻璃复合材料。

所述步骤(1)熔炼之前的混料过程，放入球磨机的球料比为2﹕1，球磨4小时，过筛过的为100目筛；水淬后的玻璃体放入球磨机的球料比为3:1，球磨20小时，过筛目数为180目。

所述步骤(1)的TiO₂和ZrO₂的混合添加比例为2:1的摩尔比。

所述步骤(1)的B₂O₃、Na₂O、Li₂O是通过硼酸、碳酸钠、碳酸锂来提供。

所述步骤(1)外加ZnF₂的质量百分比含量为4％时，所制备的微晶玻璃结合剂的耐火度为662℃，流动性为280％，结晶度为76.87％。

所述步骤(2)的粘结剂是石蜡。

所述步骤(2)造粒后过筛为60目筛，干压成形的压力为200kN，且在此压力下保压20到30秒。