[發明專利]陶瓷結合劑金剛石復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710934287.9
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN109592974A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 朱玉梅;周玲杰;李志宏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;B24D3/14
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種陶瓷結合劑金剛石復合材料的制備方法，將硼酸、氧化鋁、氧化硅、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋅、氧化鈦和氧化鋯均勻混合，得到結合劑，將結合劑于600～800℃保溫30～60min，再水淬，得到水淬結合劑；將水淬結合劑于70～90℃下恒溫烘干40～50h，烘干后粉碎，得到結合劑粉末等。本發明拓寬了陶瓷結合劑金剛石復合材料添加劑體系的選擇范圍，降低了陶瓷結合劑金剛石復合材料的燒成溫度，與其他方法相比，降低了200℃～300℃的燒成溫度，大幅減少了生產過程中能源的消耗，使用壽命也相應的延長。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體來說涉及一種陶瓷結合劑金剛石復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

目前生產上金剛石磨具常用的結合劑具有：金屬結合劑、樹脂結合劑、陶瓷結合劑以及復合結合劑。其中陶瓷結合劑相對于其他結合劑具有獨特優異的性能；陶瓷結合劑具有強度高、耐高溫性好、耐腐蝕、對金剛石顆粒的把持力高、自銳性好、氣孔率穩定可控、對環境友好等。陶瓷結合劑金剛石磨具在磨削加工行業中具有越來越明顯的優勢，應用越來越廣泛，被認為是高效、高速、高精、低磨削成本、低環境污染的高性能磨具，特別是在硬質合金和超硬材料的加工方面存在巨大的市場前景。

由于陶瓷結合劑在不同添加劑的作用下會表現出不同的性能，而且可作為添加劑的物質元素種類眾多，因此在理論上對此種現象進行討論研究就成為了研究金剛石陶瓷結合劑的最為核心的一環。從機理層面來說，添加劑對金剛石陶瓷結合劑產生的影響是直接作用于界面上，即：界面結合狀態決定了金剛石復合材料的性能好壞。在復合材料中，界面是指在構成復合材料至少兩相材料中，一般有一相以溶液或熔融狀態與另一相或其他相接觸。然后進行物化(固化)，而兩相相互作用的結果即生成復合材料的界面，在本發明中，即為金剛石與陶瓷結合劑在燒結過程中相互作用而生成產物。界面對復合材料的性能有極大的影響，雖然其在整個復合材料中占據的體積分數不到10％，可是卻承擔著傳遞載荷，阻止裂紋進一步擴散，緩解剩余熱應力等重要作用。因此，界面決定了復合材料的強度，疲勞，裂紋及韌性等重要力學性能與抗侵蝕，耐氧化等化學性能。

由于金剛石陶瓷結合劑具有十分獨特的優勢，使其應用范圍日趨廣泛，需求量不斷增大，然而目前為止人們對金剛石陶瓷結合劑的界面研究非常匱乏，對其研究機理認識十分淺薄，不夠深刻，限制了金剛石陶瓷結合劑的后續發展與應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種陶瓷結合劑金剛石復合材料。

本發明的另一目的是提供一種陶瓷結合劑金剛石復合材料的制備方法。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種陶瓷結合劑金剛石復合材料的制備方法，按照下述步驟予以進行：

步驟1，將硼酸、氧化鋁、氧化硅、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋅、氧化鈦和氧化鋯均勻混合，得到結合劑，其中，所述硼酸、氧化鋁、氧化硅、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋅、氧化鈦和氧化鋯質量份數的比為(20～40)：(5～10)：(30～50)：(1～5)：(1～5)：(1～5):(1～6):(2～4)；

在所述步驟1中，所述硼酸、氧化鋁、氧化硅、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋅、氧化鈦和氧化鋯質量份數的比為(30～40)：(5～8)：(30～40)：(3～5)：(3～5)：(3～5):(3～6):(3～4)。

在所述步驟1中，所述硼酸、氧化鋁、氧化硅、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋅、氧化鈦和氧化鋯質量份數的比為35：5：35：5：5：5：6：4。

步驟2，將步驟1所得結合劑于600～800℃保溫30～60min，以使所述結合劑熔融，再水淬，得到水淬結合劑；

步驟3，將步驟2所得水淬結合劑于70～90℃下恒溫烘干40～50h，烘干后粉碎，以使該水淬結合劑能夠通過40目篩子，得到結合劑粉末；