低温高强立方氮化硼磨具陶瓷结合剂的制备方法 技术领域 本发明涉及立方氮化硼磨具陶瓷结合剂， 具体涉及一种低温高强立方氮化硼磨具 陶瓷结合剂的制备方法。
背景技术 常见的陶瓷结合剂磨具主要有砂轮、 油石、 珩磨条、 磨盘和磨头等， 决定陶瓷结合 剂磨具性能的关键是结合剂的性能。结合剂性能的提高要求烧结温度较高， 但由于 CBN 在 高温下会转变为类石墨的六方结构失去其超硬性， 并且陶瓷结合剂中的起催熔作用的碱金 属氧化物会在 800℃以上强烈腐蚀 CBN。为充分发挥超硬磨料的磨削潜力， 解决问题的思路 之一是降低烧结温度， 但是降低烧结温度往往意味着牺牲结合剂的强度。 多年来， 大家都在 致力寻找这样一种低熔高强陶瓷结合剂， 既能最大发挥磨料的磨削能力， 又能保证结合剂 的把持强度。 但利用传统的方法制备比较困难， 结合剂仍然烧结温度高， 强度低， 抗冲击、 抗 疲劳性能差。
发明内容 本发明克服了现有技术的不足， 提供了一种耐火度低、 抗折强度高、 流动性好的低 温高强立方氮化硼磨具陶瓷结合剂的制备方法。
为达到上述目的， 本发明采用的技术方案为 ：
一种低温高强立方氮化硼磨具陶瓷结合剂的制备方法， 其中， 包括以下步骤 ：
1) 按重量百分比取 35 ～ 75％的 a、 2 ～ 15％的 b、 5 ～ 20％的 c 和 5 ～ 25％的 d 混匀， 研磨后过 100 ～ 300 目筛， 得混合料 ； 所述 a 为硅酸或二氧化硅， 所述 b 为氢氧化铝或 三氧化二铝， 所述 c 为无水碳酸钠或氧化钠， 所述 d 为硼酸或三氧化二硼 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 2 ～ 10℃ /min 的速 率升温到 500℃， 再以 3 ～ 8℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 1 ～ 5℃ /min 的速率升温 到 900℃， 最后以 2 ～ 7℃ /min 的速率升温到 1200 ～ 1400℃后熔炼 1 ～ 6h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 50 ～ 150℃下干燥 1 ～ 6h， 研磨， 过 100 ～ 300 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米氧化物混匀， 纳米氧化物重量为基础陶 瓷结合剂的 0.2 ～ 15％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
进一步， 所述步骤 4 中的纳米氧化物为纳米 Cr2O3 或 / 和纳米 ZrO2 或 / 和纳米 V2O3 或 / 和纳米 WO3。
本发明的积极效果是 ：
(1) 耐火度低 ： 本发明通过向基础陶瓷结合剂中添加纳米氧化物， 可使基础陶瓷 结合剂的耐火度降低 10 ～ 50℃， 达到 650 ～ 700℃。
(2) 流动性好 ： 本发明通过向基础陶瓷结合剂中添加纳米氧化物， 可使其流动性 提高 5 ～ 25％， 达到 110 ～ 145％。
(3) 抗折强度高 ： 本发明通过向基础陶瓷结合剂中添加纳米氧化物后， 基础陶瓷 结合剂的抗折强度可提高 5 ～ 45％， 达到 40 ～ 100MPa。具体实施方式
实施例 1 ：
1) 按重量百分比取 47.5％的二氧化硅、 11.5％的氢氧化铝、 17.0％的无水碳酸钠 和 24.0％的硼酸混匀， 研磨后过 200 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 5℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 4℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 2℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 3℃ /min 的速率升温到 1300℃后熔炼 3h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 100℃下干燥 4h， 然后在高能球磨机中研磨 2h， 过 300 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米 Cr2O3 混匀， 纳米 Cr2O3 重量为基础陶瓷 结合剂的 6.0％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 6.0％的纳米 Cr2O3 后， 结合剂的耐火度为 650 ～ 700℃， 流 动性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。
实施例 2 ：
1) 按重量百分比取 65.0 ％的硅酸、 8.0 ％的氢氧化铝、 12.0 ％的无水碳酸钠和 15.0％的硼酸混匀， 研磨后过 300 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 4℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 3℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 2℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 3℃ /min 的速率升温到 1300℃后熔炼 4h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 150℃下干燥 1h， 然后在滚动球磨机中研磨 12h， 过 200 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米 V2O3 混匀， 纳米 V2O3 重量为基础陶瓷结 合剂的 2.0％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 2.0％的纳米 V2O3 后， 结合剂的耐火度为 650 ～ 700℃， 流动 性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。
实施例 3 ：
1) 按重量百分比取 47.5％的二氧化硅、 11.5％的氢氧化铝、 17.0％的无水碳酸钠 和 24.0％的硼酸混匀， 研磨后过 100 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 5℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 4℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 3℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 2℃ /min 的速率升温到 1400℃后熔炼 2h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 50℃下干燥 6h， 然后在研磨机中研磨 7h， 过 100 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米 ZrO2 混匀， 纳米 ZrO2 重量为基础陶瓷结合剂的 2.0％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 2.0％的纳米 ZrO2 后， 结合剂的耐火度为 650 ～ 700℃， 流 动性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。
实施例 4 ：
1) 按重量百分比取 47.5％的二氧化硅、 11.5％的氢氧化铝、 17.0％的无水碳酸钠 和 24.0％的硼酸混匀， 研磨后过 200 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 6℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 4℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 3℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 2℃ /min 的速率升温到 1200℃后熔炼 6h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 80℃下干燥 4h， 然后在滚动球磨机中研磨 6h， 过 200 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米 WO3 混匀， 纳米 WO3 重量为基础陶瓷结 合剂的 4.0％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 4.0％的纳米 WO3 后， 结合剂的耐火度为 650 ～ 700℃， 流动 性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。
实施例 5 ：
1) 按重量百分比取 60.6％的二氧化硅、 9.5％的三氧化二铝、 12.5％的氧化钠和 17.4％的三氧化二硼混匀， 研磨后过 100 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 5℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 3℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 2℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 3℃ /min 的速率升温到 1300℃后熔炼 5h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 100℃下干燥 4h， 然后在高能球磨机中研磨 6h， 过 100 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米 Cr2O3 混匀， 纳米 Cr2O3 重量为基础陶瓷 结合剂的 6.0％， 制得本发明的陶瓷结合剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 6.0％纳米 Cr2O3 后， 结合剂的耐火度为 650 ～ 700℃， 流动 性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。
实施例 6 ：
1) 按重量百分比取 47.5％的二氧化硅、 11.5％的氢氧化铝、 17.0％的无水碳酸钠 和 24.0％的硼酸混匀， 研磨后过 200 目筛， 得混合料 ；
2) 将步骤 1 制得的混合料熔炼后水淬， 所述熔炼的条件是 ： 以 8℃ /min 的速率升 温到 500℃， 再以 5℃ /min 的速率升温到 700℃， 然后以 3℃ /min 的速率升温到 900℃， 最后 以 2℃ /min 的速率升温到 1300℃后熔炼 4h ；
3) 将步骤 2 水淬后制得的产物于 80℃下干燥 6h， 然后在滚动磨机中研磨 8h， 过 200 目筛， 制得基础陶瓷结合剂 ；
4) 将步骤 3 制得的基础陶瓷结合剂与纳米氧化物混匀， 纳米氧化物包括 Cr2O3 和ZrO2， Cr2O3 和 ZrO2 的重量分别为基础陶瓷结合剂的 6.0％和 2.0％， 制得本发明的陶瓷结合 剂。
本发明的陶瓷结合剂经压制、 干燥、 烧成等工艺， 分别测定结合剂的耐火度、 流动 性和抗折强度。结果显示 ： 添加 6.0％的纳米 Cr2O3 和 2.0％的纳米 ZrO2 后， 结合剂的耐火 度为 650 ～ 700℃， 流动性为 110 ～ 145％， 抗折强度为 40 ～ 100MPa。6