[发明专利]一种陶瓷结合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磨料用陶瓷结合剂技术领域，具体涉及一种陶瓷结合剂及其制备方法。

背景技术

高速、高效和高精是现代磨削加工的基本要求。陶瓷结合剂超硬磨具是用陶瓷结合剂（玻璃相）作为桥相将超硬磨料结合起来的一类磨具，它结合了超硬磨料与陶瓷的优点，具有硬度高、耐热性好、形状保持性好、气孔率大、易排屑、不易烧伤工件、容易修整、磨削过程中自锐性好,使用寿命长等一系列优点，近些年来日益成为现代磨削加工所需磨具产品研究开发的热点。其中，开发高性能的陶瓷结合剂是重点。

现在磨具行业广泛使用的结合剂主要是有机结合剂，有酚醛树脂、环氧树脂和聚氨酯等，有机树脂使用方便，粘接强度高，但耐热性能不好，磨削时环境污染大，随着人们环保意识的增强，有机树脂的弊端越来越引起人们的关注。

陶瓷结合剂磨具具有绿色环保，粘接强度较高，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀系数小，易控制加工精度，且容易修整等特点。陶瓷结合剂磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些产品的抛光和接触面积较大的成型磨削等，陶瓷结合剂磨具主要是砂轮。

目前陶瓷结合剂大多采用高温熔炼并水淬法制备，然后破碎筛分制成，其制备过程复杂，能耗高，结合剂稳定性很难保证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种陶瓷结合剂及其制备方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：正硅酸乙酯21-38份，硼酸8-23份，硝酸锂2-12份，硝酸钠6-17份，硝酸锆2-14份，硝酸铝10-32份，柠檬酸3-10份，去离子水90-97份。

如上述的陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）将柠檬酸溶解在去离子水中，再将正硅酸乙酯、硼酸、硝酸锂、硝酸钠、硝酸锆和硝酸铝加入到上述水溶液中，搅拌均匀；

（2）将步骤（1）所得混合溶液放入70-90℃的烘箱中加热1-3h，形成溶胶；

（3）再将步骤（2）所得溶胶在150-200℃条件下脱水缩合1-2h，形成干凝胶；

（4）将步骤（3）所得干凝胶在400-500℃下煅烧1-2h，得到陶瓷结合剂。

本发明提供的陶瓷结合剂，在普通陶瓷磨具制备中的应用。

本发明提供的陶瓷结合剂，在超硬磨具制备中的应用。

溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

溶胶凝胶法制备的陶瓷结合剂的粒度可以达到纳米级别，因此，可以降低耐火度，同时提升与磨料的结合强度，本发明提供的制备方法省去传统方法的高温熔炼、水淬、破碎、球磨等一系列过程，直接可以得到纳米级的结合剂粉末。

相对于现有技术，本发明采用溶胶凝胶法制备陶瓷结合剂，制备过程简单，容易控制，能耗低，粒度细，与磨料有很好的结合强度，大大提高砂轮寿命。

具体实施方式

实施例1：

一种陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：正硅酸乙酯21-38份，硼酸8-23份，硝酸锂2-12份，硝酸钠6-17份，硝酸锆2-14份，硝酸铝10-32份，柠檬酸3-10份，去离子水90-97份。

如上述的陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）将柠檬酸溶解在去离子水中，再将正硅酸乙酯、硼酸、硝酸锂、硝酸钠、硝酸锆和硝酸铝加入到上述水溶液中，搅拌均匀；

（2）将步骤（1）所得混合溶液放入70-90℃的烘箱中加热1-3h，形成溶胶；

（3）再将步骤（2）所得溶胶在150-200℃条件下脱水缩合1-2h，形成干凝胶；

（4）将步骤（3）所得干凝胶在400-500℃下煅烧1-2h，得到陶瓷结合剂。

本发明提供的陶瓷结合剂，在普通陶瓷磨具制备中的应用。

本发明提供的陶瓷结合剂，在超硬磨具制备中的应用。

实施例2：

一种陶瓷结合剂，由以下重量份的原料制成：正硅酸乙酯21 kg，硼酸8 kg，硝酸锂2 kg，硝酸钠6 kg，硝酸锆2 kg，硝酸铝10 kg，柠檬酸3 kg，去离子水90 kg。

如上述的陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤如下：