[发明专利]一种无机粘结剂以及无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种无机粘结剂，其特征在于：其各原料组分的重量百分比配方如下：

硼酸         5%-8%

氧化铋       10%-15%

碳酸钾       5%-8%

氧化锆       3%-4%

三氧化二铬   3%-4%

三氧化二铁   2%-4%

二氧化硅     57%-72%。

2.根据权利要求其所述的一种无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

（1）采用高温熔炼法制备无机粘接剂：

(a) 将称好的各种原料组分倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1-1.4:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球磨球占50%，直径小于10mm的刚玉球磨球占50%。刚玉球磨坛自转速度为350-450r/min，公转速度为100-140 r/min。原料球磨混合30-60min后取出，获得无机粘结剂的熔炼原料料粉；

（b）无机粘结剂的熔炼与破碎

将坩埚炉以2-5℃/min的速度，升温到1430-1450℃，塞上堵料杆，倒入混好的熔炼原料料粉，倒入熔炼原料料粉的体积为坩埚体积的1/2-2/3，在坩埚炉出料口处放一装满水的不锈钢容器；待炉温再次升到1430-1450℃时，保温1-2h，提起堵料杆让熔化的熔炼原料料粉流入水中进行水淬，得到无机粘结剂碎块；

将水淬后的无机粘结剂碎块收集，倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，加入与无机粘结剂碎块等重的水，球磨坛直径150mm，按球料质量比1-1.4:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为20mm的刚玉球占30% ，直径为10-20mm的刚玉球占70%；球磨坛自转速度为600-800r/min，公转速度为120-150 r/min，无机粘结剂碎块球磨8-12h后得到无机粘结剂浆料，将得到的无机粘结剂浆料倒入盛料盘中；

 (c) 无机粘结剂的干燥过筛

将无机粘结剂浆料在110-130℃下干燥，待无机粘结剂浆料完全干透后用塑料铲将其铲起倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1.2:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球磨球占50% ，直径小于10mm的刚玉球磨球占50%；刚玉球磨坛自转速度为400r/min，公转速度为120 r/min，原料球磨2-4h后得到无机粘结剂粉体，将无机粘结剂粉体倒出过350-450#筛，过筛后得到无机粘结剂，将无机粘结剂封袋后放在干燥塔中，待用；

（2）无机粘结剂/TiC复合材料成型料的配制

无机粘结剂/TiC复合材料的各原料组分的重量百分比配方如下：

 TiC粉末（直径1-10微米）   70%-80%

无机粘结剂               15%-27%

无水乙醇                 3%-5%

将称好的各种原料组分倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1-1.4:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球占50% ，直径小于10mm的刚玉球占50%；刚玉球磨坛自转速度为350-450r/min，公转速度为100-140 r/min；原料球磨混合30-60min后取出，获得无机粘结剂/TiC复合材料成型料；

（3）无机粘结剂/TiC复合材料的烧结

根据零件尺寸称取相应重量的无机粘结剂/TiC复合材料成型料，再倒入石墨模具中，并将该石墨模具组装好后，放入热压炉中，在氩气保护气氛下，以5-8℃/min的速度升温至900-950℃，保温30-50min，保温同时施加20-40MPa的成型压力，保温完成后石墨模具带压随炉冷却，当温度低于700℃时，卸除压力同时停止输送氩气，石墨模具继续随炉冷却，当炉温冷却到70℃以下时，开炉打开模具，获得无机粘结剂/TiC复合材料零件成品。

3.根据权利要求1所述的一种无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

（1）采用高温熔炼法制备无机粘接剂：

(a) 将称好的各种原料组分倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1.2:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球磨球占50% ，直径小于10mm的刚玉球磨球占50%。刚玉球磨坛自转速度为400r/min，公转速度为120 r/min。原料球磨混合30-60min后取出，获得无机粘结剂的熔炼原料料粉；

（b）无机粘结剂的熔炼与破碎

将坩埚炉以2-5℃/min的速度，升温到1430-1450℃，塞上堵料杆，倒入混好的熔炼原料料粉，倒入熔炼原料料粉的体积为坩埚体积的1/2-2/3，在坩埚炉出料口处放一装满水的不锈钢容器；待炉温再次升到1430-1450℃时，保温1-2h，提起堵料杆让熔化的熔炼原料料粉流入水中进行水淬，得到无机粘结剂碎块；

将水淬后的无机粘结剂碎块收集，倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，加入与无机粘结剂碎块等重的水，球磨坛直径150mm，按球料质量比1.2:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为20mm的刚玉球占30% ，直径为10-20mm的刚玉球占70%；球磨坛自转速度为600-800r/min，公转速度为120-150 r/min，无机粘结剂碎块球磨8-12h后得到无机粘结剂浆料，将得到的无机粘结剂浆料倒入盛料盘中；

 (c) 无机粘结剂的干燥过筛

将无机粘结剂浆料在120℃下干燥，待无机粘结剂浆料完全干透后用塑料铲将其铲起倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1.2:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球磨球占50% ，直径小于10mm的刚玉球磨球占50%；刚玉球磨坛自转速度为400r/min，公转速度为120 r/min，原料球磨2-4h后得到无机粘结剂粉体，将无机粘结剂粉体倒出过400#筛，过筛后得到无机粘结剂，将无机粘结剂封袋后放在干燥塔中，待用；

（2）无机粘结剂/TiC复合材料成型料的配制

无机粘结剂/TiC复合材料的各原料组分的重量百分比配方如下：

 TiC粉末（直径1-10微米）   70%-80%

无机粘结剂               15%-27%

无水乙醇                 3%-5%

将称好的各种原料组分倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1.2:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球占50% ，直径小于10mm的刚玉球占50%；刚玉球磨坛自转速度为400r/min，公转速度为120 r/min；原料球磨混合30-60min后取出，获得无机粘结剂/TiC复合材料成型料；

（3）无机粘结剂/TiC复合材料的烧结

根据零件尺寸称取相应重量的无机粘结剂/TiC复合材料成型料，再倒入石墨模具中，并将该石墨模具组装好后，放入热压炉中，在氩气保护气氛下，以5-8℃/min的速度升温至900-950℃，保温30-50min，保温同时施加20-40MPa的成型压力，保温完成后石墨模具带压随炉冷却，当温度低于700℃时，卸除压力同时停止输送氩气，石墨模具继续随炉冷却，当炉温冷却到70℃以下时，开炉打开模具，获得无机粘结剂/TiC复合材料零件成品。