本發(fā)明涉及超硬材料制作領(lǐng)域，具體是一種高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑。

背景技術(shù)：

剛玉砂輪是一種常用的磨具，其制備時(shí)以剛玉磨料顆粒與結(jié)合劑混合后壓制成一定形狀再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。砂輪的品質(zhì)主要取決于結(jié)合劑本身性能的好壞以及結(jié)合劑與磨料顆粒之間的潤(rùn)濕性、膨脹的一致性以及結(jié)合強(qiáng)度等性能。因此，高性能結(jié)合劑的制備與選用是獲得高性能磨具的必要條件。當(dāng)前砂輪常用的結(jié)合劑有陶瓷結(jié)合劑、玻璃結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑，以及新興起的微晶玻璃結(jié)合劑等。其中微晶玻璃結(jié)合劑由于燒成溫度低、與磨料結(jié)合強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)在一定范圍內(nèi)持續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。然而，由于微晶玻璃結(jié)合劑的制備技術(shù)含量較高、工藝較為復(fù)雜、對(duì)燒結(jié)溫度制度較為敏感，目前一般仍然局限于作為與金剛石及立方氮化硼等高端磨具的結(jié)合劑，很少作為剛玉砂輪用結(jié)合劑材料。如鄭州大學(xué)申報(bào)的“一種低溫?zé)Y(jié)溫度微晶玻璃結(jié)合劑及其制備方法(cn201610605116.7)”，該結(jié)合劑所使用的對(duì)象是金剛石磨料；“用于超硬材料砂輪的微晶玻璃結(jié)合劑及其制備方法(cn106078537a)”及“用于超硬材料砂輪的微晶玻璃結(jié)合劑及其制備方法(cn201610462591.3)”等專利中結(jié)合劑所使用的對(duì)象均是金剛石和立方氮化硼磨料。對(duì)于剛玉砂輪，當(dāng)前一般所使用的結(jié)合劑為陶瓷結(jié)合劑，由于陶瓷結(jié)合劑需要將多種無機(jī)礦物或氧化物原料混合，在混料中很難做到充分均質(zhì)化，且各種不同成分的結(jié)合劑顆粒難以均勻地附著在磨料顆粒周圍，以致于砂輪燒成過程中容易形成應(yīng)力致使砂輪開裂，尤其是在生產(chǎn)400#以上細(xì)的砂輪時(shí)該情況特別明顯，這就為人們的使用帶來了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成：二氧化硅40-49％、氧化鋁5-15％、氧化硼8-15％、氧化鋰1-5％、氧化鈉6-9％、氧化鉀6-9％、氧化鎂9-12％、氧化鈣5-11％、氧化鋇3-8％、氧化鋅2-5％、五氧化二磷3-9％和氧化釔2-6％。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，按照配方稱取所需原料并且過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所有原料混合均勻后在1150-1350攝氏度融化形成玻璃液，保溫2-4小時(shí)；

步驟二，將高溫玻璃液倒入室溫自來水中進(jìn)行水淬，經(jīng)烘干和破碎后得到玻璃渣；

步驟三，將玻璃渣于850-920攝氏度范圍內(nèi)熱處理1-2小時(shí)，得到微晶玻璃渣；

步驟四，將微晶玻璃渣破碎后放入球磨機(jī)器中進(jìn)行球磨，要求球磨后的微晶玻璃粉體全部通過500目標(biāo)準(zhǔn)篩，即可得到成品。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：球磨機(jī)器采用剛玉材質(zhì)制作。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的使用方法，具體步驟如下：按照剛玉砂輪正常生產(chǎn)工藝配料和成型工藝并且加上該結(jié)合劑獲得剛玉砂輪坯體，于820-850攝氏度條件下保溫1-10小時(shí)，即可獲得以微晶玻璃為結(jié)合劑的剛玉砂輪。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的配方中具有較低含量的難熔成分二氧化硅和氧化鋁，但有較高含量的助熔成分氧化硼、氧化鋰和氧化鋅，因此可以在較低溫度下融化獲得玻璃，且該玻璃具有較低的軟化溫度和流動(dòng)溫度，從而以其為結(jié)合劑的剛玉砂輪可以在820-850攝氏度的溫度范圍內(nèi)燒成；現(xiàn)有微晶玻璃中采用氧化鋯和二氧化鈦為成核劑，但該兩者成本均較高，且二氧化鈦為成核劑將導(dǎo)致結(jié)合劑呈淡黃色，不利于白色剛玉砂輪的生產(chǎn)，本配方中以一定量的五氧化二磷為成核劑，利用五氧化二磷的分相促進(jìn)成核，不僅有利于降低結(jié)合劑成本，也有利于砂輪顏色的穩(wěn)定；本配方中添加了一定量的氧化釔，能夠修補(bǔ)玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高玻璃性能，從而提高結(jié)合劑自身的強(qiáng)度；本發(fā)明將所制備的玻璃先進(jìn)行熱處理使其原位生長(zhǎng)出適量微晶體，通過控制熱處理溫度和時(shí)間使得微晶玻璃中既有大量晶相生成同時(shí)仍然保留部分玻璃相，玻璃相的存在使得以該微晶玻璃為結(jié)合劑時(shí)能夠在較低溫度條件下形成對(duì)剛玉磨料顆粒的包裹，而大量晶相形成的之間的交互咬合微結(jié)構(gòu)則可確保結(jié)合劑具有很高的強(qiáng)度；本發(fā)明制備的微晶玻璃結(jié)合劑可以顯著降低傳統(tǒng)剛玉砂輪的燒成溫度，傳統(tǒng)剛玉砂輪的燒成溫度一般在1200攝氏度以上，而采用本方案制備的微晶玻璃為結(jié)合劑生產(chǎn)剛玉砂輪其燒成溫度僅為820-850攝氏度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成：二氧化硅45％、氧化鋁8％、氧化硼8％、氧化鋰3％、氧化鈉6％、氧化鉀6％、氧化鎂9％、氧化鈣3％、氧化鋇2％、氧化鋅3％、五氧化二磷4％和氧化釔3％。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，按照配方稱取所需原料并且過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所有原料混合均勻后在1320攝氏度融化形成玻璃液，保溫2.5小時(shí)，以促進(jìn)玻璃液均化；

步驟二，將高溫玻璃液倒入室溫自來水中進(jìn)行水淬，經(jīng)烘干和破碎后得到玻璃渣；

步驟三，將玻璃渣于890攝氏度范圍內(nèi)熱處理2小時(shí)，以使得玻璃相中原位生長(zhǎng)出大量微晶體，得到微晶玻璃渣；

步驟四，將微晶玻璃渣破碎后放入球磨機(jī)器中進(jìn)行球磨，球磨機(jī)器采用剛玉材質(zhì)制作，以防引入對(duì)剛玉磨料不利的雜質(zhì)，要求球磨后的微晶玻璃粉體全部通過500目標(biāo)準(zhǔn)篩，即可得到成品。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的使用方法，具體步驟如下：按照剛玉砂輪正常生產(chǎn)工藝配料和成型工藝并且加上該結(jié)合劑獲得剛玉砂輪坯體，于850攝氏度條件下保溫3小時(shí)，即可獲得以微晶玻璃為結(jié)合劑的剛玉砂輪。

測(cè)得該砂輪的抗彎強(qiáng)度為59.7mpa。

實(shí)施例2

一種高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑，由以下原料按照質(zhì)量百分比組成：二氧化硅47％、氧化鋁6％、氧化硼11％、氧化鋰2％、氧化鈉6％、氧化鉀6％、氧化鎂4％、氧化鈣4％、氧化鋇3％、氧化鋅4％、五氧化二磷3％和氧化釔4％。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，按照配方稱取所需原料并且過80目標(biāo)準(zhǔn)篩，將所有原料混合均勻后在1270攝氏度融化形成玻璃液，保溫2.0小時(shí)，以促進(jìn)玻璃液均化；

步驟二，將高溫玻璃液倒入室溫自來水中進(jìn)行水淬，經(jīng)烘干和破碎后得到玻璃渣；

步驟三，將玻璃渣于870攝氏度范圍內(nèi)熱處理1.5小時(shí)，以使得玻璃相中原位生長(zhǎng)出大量微晶體，得到微晶玻璃渣；

步驟四，將微晶玻璃渣破碎后放入球磨機(jī)器中進(jìn)行球磨，球磨機(jī)器采用剛玉材質(zhì)制作，以防引入對(duì)剛玉磨料不利的雜質(zhì)，要求球磨后的微晶玻璃粉體全部通過500目標(biāo)準(zhǔn)篩，即可得到成品。

所述高強(qiáng)度低溫?zé)Y(jié)微晶玻璃結(jié)合劑的使用方法，具體步驟如下：按照剛玉砂輪正常生產(chǎn)工藝配料和成型工藝并且加上該結(jié)合劑獲得剛玉砂輪坯體，于830攝氏度條件下保溫5小時(shí)，即可獲得以微晶玻璃為結(jié)合劑的剛玉砂輪。

測(cè)得該砂輪的抗彎強(qiáng)度為62.37mpa。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。