[发明专利]一种高强度低温烧结微晶玻璃结合剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度低温烧结微晶玻璃结合剂，由以下原料按照质量百分比组成：二氧化硅40‑49％、氧化铝5‑15％、氧化硼8‑15％、氧化锂1‑5％、氧化钠6‑9％、氧化钾6‑9％、氧化镁9‑12％、氧化钙5‑11％、氧化钡3‑8％、氧化锌2‑5％、五氧化二磷3‑9％和氧化钇2‑6％。本发明还公布了该结合剂的制备方法和使用方法。本发明的微晶玻璃结合剂成分稳定、均质、很容易获得各种尺寸的颗粒、且烧结温度低，因而可以在相对较低的烧成温度条件下实现对磨料颗粒的均质“包裹”，从而解决当前刚玉砂轮尤其是400#以细刚玉砂轮生产中遇到的产品合格率低、性能不稳定的难题。

技术领域

本发明涉及超硬材料制作领域，具体是一种高强度低温烧结微晶玻璃结合剂。

背景技术

刚玉砂轮是一种常用的磨具，其制备时以刚玉磨料颗粒与结合剂混合后压制成一定形状再经高温烧结而成。砂轮的品质主要取决于结合剂本身性能的好坏以及结合剂与磨料颗粒之间的润湿性、膨胀的一致性以及结合强度等性能。因此，高性能结合剂的制备与选用是获得高性能磨具的必要条件。当前砂轮常用的结合剂有陶瓷结合剂、玻璃结合剂、树脂结合剂，以及新兴起的微晶玻璃结合剂等。其中微晶玻璃结合剂由于烧成温度低、与磨料结合强度高、热膨胀系数在一定范围内持续可调等优点成为当前研究的热点。然而，由于微晶玻璃结合剂的制备技术含量较高、工艺较为复杂、对烧结温度制度较为敏感，目前一般仍然局限于作为与金刚石及立方氮化硼等高端磨具的结合剂，很少作为刚玉砂轮用结合剂材料。如郑州大学申报的“一种低温烧结温度微晶玻璃结合剂及其制备方法(CN201610605116.7)”，该结合剂所使用的对象是金刚石磨料；“用于超硬材料砂轮的微晶玻璃结合剂及其制备方法(CN106078537A)”及“用于超硬材料砂轮的微晶玻璃结合剂及其制备方法(CN201610462591.3)”等专利中结合剂所使用的对象均是金刚石和立方氮化硼磨料。对于刚玉砂轮，当前一般所使用的结合剂为陶瓷结合剂，由于陶瓷结合剂需要将多种无机矿物或氧化物原料混合，在混料中很难做到充分均质化，且各种不同成分的结合剂颗粒难以均匀地附着在磨料颗粒周围，以致于砂轮烧成过程中容易形成应力致使砂轮开裂，尤其是在生产400#以上细的砂轮时该情况特别明显，这就为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度低温烧结微晶玻璃结合剂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度低温烧结微晶玻璃结合剂，由以下原料按照质量百分比组成：二氧化硅40-49％、氧化铝5-15％、氧化硼8-15％、氧化锂1-5％、氧化钠6-9％、氧化钾6-9％、氧化镁9-12％、氧化钙5-11％、氧化钡3-8％、氧化锌2-5％、五氧化二磷3-9％和氧化钇2-6％，所述高强度低温烧结微晶玻璃结合剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，按照配方称取所需原料并且过80目标准筛，将所有原料混合均匀后在1150-1350摄氏度融化形成玻璃液，保温2-4小时；

步骤二，将高温玻璃液倒入室温自来水中进行水淬，经烘干和破碎后得到玻璃渣；

步骤三，将玻璃渣于850-920摄氏度范围内热处理1-2小时，得到微晶玻璃渣；

步骤四，将微晶玻璃渣破碎后放入球磨机器中进行球磨，要求球磨后的微晶玻璃粉体全部通过500目标准筛，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：球磨机器采用刚玉材质制作。

所述高强度低温烧结微晶玻璃结合剂的使用方法，具体步骤如下：按照刚玉砂轮正常生产工艺配料和成型工艺并且加上该结合剂获得刚玉砂轮坯体，于820-850摄氏度条件下保温1-10小时，即可获得以微晶玻璃为结合剂的刚玉砂轮。