阅读说明：本技术 一种微波陶瓷结合剂的制备方法 (Preparation method of microwave ceramic bonding agent ) 是由 郑师光 吕升东 刘宏伟 毕志宇 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种微波陶瓷结合剂的制备方法,按重量百分比含量为：二氧化硅58-64％,氧化铝18-21％,硼酸8-12％,碳酸钠5-15％,碳酸锂4-6％；制备工艺为：陶瓷原料-配料-预熔-水淬-湿磨-干燥过筛-成型-微波烧结；本发明优点：1)本发明能源利用率高,在空气常压气氛下进行低温烧结,而且烧结时间短,一般在20分钟以内。2)烧结后试块致密化程度高且均匀,没有出现黑心、发泡等现象。3)制备的结合剂具有较高的抗折强度。(The invention discloses a preparation method of a microwave ceramic bonding agent, which comprises the following components in percentage by weight: 58-64% of silicon dioxide, 18-21% of aluminum oxide, 8-12% of boric acid, 5-15% of sodium carbonate and 4-6% of lithium carbonate; the preparation process comprises the following steps: ceramic raw material-batching-premelting-water quenching-wet grinding-drying and sieving-molding-microwave sintering; the invention has the advantages that: 1) the invention has high energy utilization rate, low-temperature sintering in air atmosphere at normal pressure and short sintering time, and the sintering time is generally within 20 minutes. 2) The sintered test block has high and uniform densification degree and does not have the phenomena of black core, foaming and the like. 3) The prepared binding agent has higher flexural strength.)

一种微波陶瓷结合剂的制备方法

技术领域

本发明属于砂轮结合剂制造方法领域，具体涉及一种微波陶瓷结合剂的制备方法。

背景技术

微波加热作为一种新型的加热技术，具有整体均匀加热、加热时间短等一系列优点，在医药、化工、食品加热等领域得到了有效的应用。微波烧结具有显著降低陶瓷材料的烧结温度并改善复合陶瓷性能等优良特性，采用微波烧结复合陶瓷成为应用研究热点。

微波烧结陶瓷装备关键技术是微波加热,其原理是物质在微波作用下发生界面极化、偶极转向极化、电子极化、原子极化等方式,将微波的电磁能转化为热能,使原料在微波场中整体加热至烧结温度而实现烧结的过程。

目前对与陶瓷结合剂的研究往往都是在原料组成上做产品的优化设计，试图通过改变物质的组成或以某种新元素的引入，来实现低温烧结而成的高强度陶瓷结合剂，通过工艺调整的方法却很少见。本发明是采用工艺调整，使用微波烧结技术，来实现产品的低温烧结及致密化。此方法在于节约了烧结过程中的能源损耗、缩短的烧结时间、达到了均匀致密化程度和无污染等优点，比传统工艺节能75％。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术陶瓷结合剂热处理时，烧结温度高、能耗大、烧结时间长、烧结致密度不均匀等工艺问题，提供能源利用率高，烧结温度低、时间端，致密度均匀的陶瓷结合剂制备方法；最终制得的陶瓷结合剂具有较高的抗折强度。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种微波陶瓷结合剂的制备方法，按重量百分比含量为：

二氧化硅58-64％，氧化铝18-21％，硼酸8-12％，碳酸钠5-15％，碳酸锂4-6％；

制备工艺如下：

(1)将陶瓷结合剂混合研磨至400目，倒入坩埚炉中进行1500℃的高温熔制，熔制玻璃液经过水淬、湿磨、干燥处理后，制得陶瓷结合剂粉；

(2)将步骤(1)制得的陶瓷结合剂粉，过500目筛，压制成所需形状坯体；

(3)将步骤(2)所得的坯体进行微波烧结；制得微波陶瓷结合剂。

步骤(3)中所述的微波烧结是指：在空气常压气氛下，从室温以升温速率为每分钟15-16摄氏度升温至550℃的，再以升温速率为每分钟10-12摄氏度自550℃升至720～850℃；在烧结温度720～850℃下烧结15分钟。

本发明具有如下优点：

1)本发明能源利用率高，在空气常压气氛下进行低温烧结，而且烧结时间短，一般在20分钟以内。

2)烧结后试块致密化程度高且均匀，没有出现黑心、发泡等现象。

3)制备的结合剂具有较高的抗折强度。

具体实施方式

本发明的工艺流程如下：

陶瓷原料-配料-预熔-水淬-湿磨-干燥过筛-成型-微波烧结；

实施例1

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅58％，氧化铝18％，硼酸12％，碳酸钠12％，碳酸锂4％，球磨至400目过筛；

2)将1)中过筛后的混合物进行预熔处理，按3-5度/每分钟升温速度升温到1500℃，经水淬后湿磨，并做干燥处理；

3)将2)中干燥后的水淬料过筛，进行500目筛分，制得陶瓷结合剂粉；

4)将3)中制作好的陶瓷结合剂粉按设计好的单重称量，投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

5)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理；在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟15摄氏度，550℃升至720℃的升温速率为每分钟12摄氏度。烧结温度720℃，微波烧结16分钟。

对比例1：

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅58％，氧化铝18％，硼酸12％，碳酸钠12％，碳酸锂4％，球磨至400目过筛；

2)将上述原料投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

3)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理。在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟15摄氏度，550℃升至720℃的升温速率为每分钟10摄氏度。烧结温度720℃，微波烧结16分钟。

实施例2

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅64％，氧化铝20％，硼酸8％，碳酸钠15％，碳酸锂6％，球磨至400目过筛；

2)将1)中过筛后的混合物进行预熔处理，按3-5度/每分钟升温速度升温到1500℃，经水淬后湿磨，并做干燥处理；

3)将2)中干燥后的水淬料过筛，进行500目筛分，制得陶瓷结合剂粉；

4)将3)中制作好的陶瓷结合剂粉按设计好的单重称量，投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

5)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理。在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟16摄氏度，550℃升至790℃的升温速率为每分钟10摄氏度。烧结温度790℃，微波烧结15分钟。

对比例2

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅64％，氧化铝20％，硼酸8％，碳酸钠15％，碳酸锂6％，球磨至400目过筛；

2)将原料投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

3)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理。在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟15摄氏度，550℃升至740℃的升温速率为每分钟10摄氏度。烧结温度790℃，微波烧结15分钟。

实施例3

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅61％，氧化铝21％，硼酸10％，碳酸钠5％，碳酸锂5％，球磨至400目过筛；

2)将1)中过筛后的混合物进行预熔处理，按3-5度/每分钟升温速度升温到1500℃，经水淬后湿磨，并做干燥处理；

3)将2)中干燥后的水淬料过筛，进行500目筛分，制得陶瓷结合剂粉；

4)将3)中制作好的陶瓷结合剂粉按设计好的单重称量，投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

5)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理。在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟15摄氏度，550℃升至850℃的升温速率为每分钟11摄氏度。烧结温度850℃，微波烧结15分钟。

对比例3

1)将陶瓷结合剂用原料按质量分数为：二氧化硅61％，氧化铝21％，硼酸10％，碳酸钠5％，碳酸锂5％，球磨至400目过筛；

2)将原料投入到模具中，在液压机上进行成型处理，成型压力为20MPa；

3)将成型坯体直接放入微波烧结炉中，进行烧结处理。在空气常压气氛下，室温至550℃的升温速率为每分钟15摄氏度，550℃升至800℃的升温速率为每分钟10摄氏度；烧结温度850℃，微波烧结15分钟。

下表为本发明中3个实施例及对比例所制得陶瓷结合剂抗折强度对比。

	实施例1	对比例1	实施例2	对比例2	实施例3	对比例3
							抗折强度/MPa	95	89	98	90	103	92

本发明中，预熔的作用是得到均匀玻璃化熔体，降低耐火度。水淬的作用是得到玻璃化粉体，如不急冷自然冷却,高温玻璃化熔体会发生相变。湿磨作用是将颗粒状玻璃磨成细粉。