[发明专利]一种晶簇型无机结合剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种晶簇型无机结合剂及其制备方法，该结合剂按重量百分比计，由以下组分制成：SiO₂20～60wt％、Al₂O₃5～23wt％、B₂O₃5～15wt％、K₂O 1～5wt％、Li₂O 1～8wt％、Na₂O 0～8wt％、ZnO 1～4wt％、BaO 0～5wt％、MgO 0～5wt％、晶簇成核剂1～7wt％。本发明在熔炼过程中利用先在高温下熔炼再急速降温至相对较低的温度下保温一段时间再水淬的过冷条件使熔融态材料成核，形成大量微小的形核点，再结合阶梯式升温的烧结过程使硅酸盐氧阴离子基团沉积、堆垛在形核点上，形成类似络合型的“晶簇”结构，从而实现微晶玻璃的增强增韧。

技术领域

本发明涉及超硬材料结合剂，具体涉及一种晶簇型无机结合剂及其制备方法。

背景技术

超硬材料磨具主要是指以金刚石或立方氮化硼为磨粒，借助于金属、陶瓷无机物或树脂等结合剂，制备出的一种具有一定形状和强度的磨削工具。相对于金属结合剂和树脂结合剂，陶瓷无机结合剂制品具有加工效率高、形貌保持性好、自锐性强、高温稳定性好等突出优点，在磨削加工领域有着广泛的应用。

在当前的陶瓷无机结合剂超硬磨具中，通用型的陶瓷结合剂主体成分是玻璃。由于玻璃是脆性材料，强度较差，用作结合剂后超硬磨块的整体强度不足，不能完全胜任高速超高速磨削要求，并且玻璃易软化，因此烧结过程必须严格控制烧结工艺，否则容易造成烧结块的变形，影响磨具的整体质量。超硬磨具也有部分使用微晶玻璃结合剂，其通常是通过后期烧结工艺使其析出晶粒，用于强化磨具性能，其析晶量和晶粒尺寸对磨具性能影响较大。

公开号为CN106219983A的发明专利，公开了一种低烧结温度微晶玻璃结合剂，具体是由以下质量百分比的组分组成：SiO₂ 50～70％，B₂O₃ 3～10％，Al₂O₃ 10～25％，Na₂O0.5～5％，MgO 2～8％，Li₂O 1～10％，ZrO₂ 1～5％，TiO₂ 1～5％，La₂O₃ 1～3％，Sb₂O₃ 1～3％；制备方法包括：1)各原料混合后于1200～1400℃条件下熔融，经水淬、干燥、研磨，得玻璃粉体；2)所得玻璃粉体在830～850℃条件下烧结析晶，得微晶玻璃粉体；3)所得微晶玻璃粉体进行高能球磨(转速不低于1200r/min，时间不低于75min)，即得微晶玻璃结合剂。该发明通过调节配方结合先整体制成微晶玻璃再高能球磨制成微晶玻璃结合剂的方法降低粘合剂的烧结温度，且烧结后具有较高的抗弯强度，由其中图8可知，850℃烧结时抗弯强度约为62MPa。但该发明在进行烧结之后还需要增加一道高能球磨工序，工艺复杂且能耗高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、自身抗弯强度高的晶簇型无机结合剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种晶簇型无机结合剂，按重量百分比计，由以下组分制成：

SiO₂ 20～60wt％、Al₂O₃ 5～23wt％、B₂O₃ 5～15wt％、K₂O 1～5wt％、Li₂O 1～8wt％、Na₂O 0～8wt％、ZnO 1～4wt％、BaO 0～5wt％、MgO 0～5wt％、晶簇成核剂1～7wt％。