[发明专利]陶瓷结合剂金刚石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种陶瓷结合剂金刚石复合材料的制备方法，将硼酸、氧化铝、氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、氧化锌、氧化钛和氧化锆均匀混合，得到结合剂，将结合剂于600～800℃保温30～60min，再水淬，得到水淬结合剂；将水淬结合剂于70～90℃下恒温烘干40～50h，烘干后粉碎，得到结合剂粉末等。本发明拓宽了陶瓷结合剂金刚石复合材料添加剂体系的选择范围，降低了陶瓷结合剂金刚石复合材料的烧成温度，与其他方法相比，降低了200℃～300℃的烧成温度，大幅减少了生产过程中能源的消耗，使用寿命也相应的延长。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体来说涉及一种陶瓷结合剂金刚石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前生产上金刚石磨具常用的结合剂具有：金属结合剂、树脂结合剂、陶瓷结合剂以及复合结合剂。其中陶瓷结合剂相对于其他结合剂具有独特优异的性能；陶瓷结合剂具有强度高、耐高温性好、耐腐蚀、对金刚石颗粒的把持力高、自锐性好、气孔率稳定可控、对环境友好等。陶瓷结合剂金刚石磨具在磨削加工行业中具有越来越明显的优势，应用越来越广泛，被认为是高效、高速、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能磨具，特别是在硬质合金和超硬材料的加工方面存在巨大的市场前景。

由于陶瓷结合剂在不同添加剂的作用下会表现出不同的性能，而且可作为添加剂的物质元素种类众多，因此在理论上对此种现象进行讨论研究就成为了研究金刚石陶瓷结合剂的最为核心的一环。从机理层面来说，添加剂对金刚石陶瓷结合剂产生的影响是直接作用于界面上，即：界面结合状态决定了金刚石复合材料的性能好坏。在复合材料中，界面是指在构成复合材料至少两相材料中，一般有一相以溶液或熔融状态与另一相或其他相接触。然后进行物化(固化)，而两相相互作用的结果即生成复合材料的界面，在本发明中，即为金刚石与陶瓷结合剂在烧结过程中相互作用而生成产物。界面对复合材料的性能有极大的影响，虽然其在整个复合材料中占据的体积分数不到10％，可是却承担着传递载荷，阻止裂纹进一步扩散，缓解剩余热应力等重要作用。因此，界面决定了复合材料的强度，疲劳，裂纹及韧性等重要力学性能与抗侵蚀，耐氧化等化学性能。

由于金刚石陶瓷结合剂具有十分独特的优势，使其应用范围日趋广泛，需求量不断增大，然而目前为止人们对金刚石陶瓷结合剂的界面研究非常匮乏，对其研究机理认识十分浅薄，不够深刻，限制了金刚石陶瓷结合剂的后续发展与应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种陶瓷结合剂金刚石复合材料。

本发明的另一目的是提供一种陶瓷结合剂金刚石复合材料的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种陶瓷结合剂金刚石复合材料的制备方法，按照下述步骤予以进行：

步骤1，将硼酸、氧化铝、氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、氧化锌、氧化钛和氧化锆均匀混合，得到结合剂，其中，所述硼酸、氧化铝、氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、氧化锌、氧化钛和氧化锆质量份数的比为(20～40)：(5～10)：(30～50)：(1～5)：(1～5)：(1～5):(1～6):(2～4)；

在所述步骤1中，所述硼酸、氧化铝、氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、氧化锌、氧化钛和氧化锆质量份数的比为(30～40)：(5～8)：(30～40)：(3～5)：(3～5)：(3～5):(3～6):(3～4)。

在所述步骤1中，所述硼酸、氧化铝、氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、氧化锌、氧化钛和氧化锆质量份数的比为35：5：35：5：5：5：6：4。

步骤2，将步骤1所得结合剂于600～800℃保温30～60min，以使所述结合剂熔融，再水淬，得到水淬结合剂；

步骤3，将步骤2所得水淬结合剂于70～90℃下恒温烘干40～50h，烘干后粉碎，以使该水淬结合剂能够通过40目筛子，得到结合剂粉末；