[发明专利]一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件

说明书

本发明公开了一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件，包括制备云母玻璃粉体，将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀，混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体，将玻璃陶瓷陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。该玻璃陶瓷表面在磨削抛光处理过程中使表面部分氧化锆发生四方相向立方相转变，表面氧化锆体积膨胀，对玻璃陶瓷器件内部形成压应力，提升了抗弯强度；另一方面使用的云母玻璃为SiO2‑B2O3‑Al2O3‑MgO‑Na2O‑CaO‑F系玻璃、SiO2‑B2O3‑Al2O3‑MgO‑K2O‑CaO‑F系玻璃中的一种或两种组合，实现钙替代部分的钾或者钠的位置，利用钙元素作为碱土金属的二价态特性，提升了解离层与解离层之间的结合强度，在不显著降低加工性能的基础之上，提升玻璃陶瓷的强度。

技术领域

本发明涉及可加工陶瓷技术领域制备技术领域，具体涉及一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件。

背景技术

可加工陶瓷适用于汽车、军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束曝光机、纺织机械、传感器、质谱仪和能谱仪等领域。可加工陶瓷最突出的特性是可用标准金属加工工具和设备进行车、铣、刨、磨、锯、切和攻丝等加工，是一般95瓷、氮化硅瓷等绝缘材料无法比拟的。可加工陶瓷加工性能类似于铸铁，它能加工成各种形状复杂、精度要求高的产品。可加工陶瓷虽系脆硬材料，但只要合理地确定加工工艺路线及装夹方式，注意加工方法，准确地选择切削量，在一般设备上公差等级可控制在IT7级，光洁度达到0.5微米，加工精度控制在0.005毫米。如加工设备优良，操作工技术熟练，则精度可达μ级。对于一些薄壁的线圈骨架，精密仪器的绝缘支架，形状复杂等精度要求高的器件，可加工陶瓷更为适用，它可加工成任意形状，具有普通陶瓷无可比拟的优势。但其也存在抗弯强度低，断裂韧性低的特性，与金属材料相比，加工效率低，加工难度大、良率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

a）制备云母玻璃粉体；

b）将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀；

c）将混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体；

d）将经步骤c）得到玻璃陶瓷陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。

优选的，步骤a）中的云母玻璃的为SiO2-B2O3-Al2O3-MgO-Na2O-CaO-F系玻璃、SiO2-B2O3-Al2O3-MgO-K2O-CaO-F系玻璃中的一种或两种组合。

优选的，SiO2-B2O3-Al2O3-MgO-Na2O-CaO-F系玻璃的各组分摩尔份数为0.05~0.1摩尔份Na2O、0.3~0.4摩尔份CaO、2.2~2.8摩尔份MgO、1~1.7摩尔份SiO2、0.5~0.8摩尔份B2O3、0.4~1摩尔份Al2O3、2~2.2摩尔份F。

优选的，SiO2-B2O3-Al2O3-MgO-K2O-CaO-F系玻璃的各组分摩尔份数为0.05~0.1摩尔份K2O、0.3~0.4摩尔份CaO、2.2~2.8摩尔份MgO、1~1.7摩尔份SiO2、0.5~0.8摩尔份B2O3、0.4~1摩尔份Al2O3、2~2.2摩尔份F。

优选的，步骤b）中稳定相稳定的氧化锆粉体为氧化钇稳定氧化锆粉体、氧化镁稳定氧化锆粉体或者氧化铈稳定氧化锆粉体中的一种。

优选的，稳定相稳定的氧化锆粉体中的四方相氧化锆含量＞95%，稳定相稳定的氧化锆粉体的D50为2.5~15μm。

优选的，步骤d）中表面磨削抛光处理使用800~2000目的金刚石砂轮，砂轮给进线速率为9.5m/s~40m/s，砂磨压力为0.03~0.08MPa，磨削抛光时间为10min~2h。

优选的，步骤c）中的烧结温度在750℃~1050℃，烧结时间1min~4h。