一种离子增强可加工陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种离子增强可加工陶瓷及其制备方法，其中，可加工陶瓷的组分及各组分的质量百分含量为A0.5Mg3(Si3Al)O10F2 5‑30％；KMg3(Si3Al)O10F2 35‑65％；SiO2‑B2O‑Al2O3‑CaO系玻璃粉20‑45％，其中，所述的A为碱土金属中的一种或两种以上的组合。可加工陶瓷的制备方法为将原料混匀、砂磨，得到第一粉体；将第一粉体干燥，采用固相烧结法，在900‑1050℃条件下煅烧，得到复合原料；将上述复合原料与玻璃粉混匀、砂磨，得到第二粉体；将第二粉体经造粒、压制成型、干燥，在1115‑1190℃温度条件下煅烧，得到可加工陶瓷。所述的可加工陶瓷的弯曲强度大于100MPa。本发明专利技术制备的可加工陶瓷在不改变陶瓷原有的可加工性能的前提下，提高了可加工陶瓷的强度。

Ion enhanced machinable ceramic and preparation method thereof

The invention relates to an ion enhanced machinable ceramic and preparation method thereof, wherein, the mass percent content of each component and the machinable ceramics for A0.5Mg3 (Si3Al) O10F2 5 30%; KMg3 (Si3Al) O10F2 35 65%; SiO2 B2O Al2O3 CaO glass powder 20 45%, among them, the A is one or more than two kinds of combination of alkaline earth metal. Preparation method of machinable ceramics as raw material mixing, grinding, first powder; the first powder drying, using solid-phase sintering, calcined at 900 under 1050 DEG C, the composite material; the composite material mixed evenly, and the glass powder mill, second powder; will second powder granulating, pressing, drying, calcination at 1115 1190 DEG C temperature conditions, obtain Machinable ceramics. The bending strength of the machinable ceramics is greater than 100MPa. The machinable ceramics prepared by the invention can improve the strength of machinable ceramics without changing the original machinability of the ceramic.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷，特别是涉及一种高强度可加工陶瓷及其制备方法。
技术介绍
可加工陶瓷(又称为可加工玻璃陶瓷、可加工微晶玻璃等)，由于其兼具陶瓷的绝缘、耐高温等特性以及金属的可加工性，日益受到研究者们的高度重视。但是，由于可加工陶瓷的可加工性能的提高，其强度确收到了影响，从而影响了可加工陶瓷的应用领域。现有技术中提出，在氟金云母玻璃陶瓷中，加入碱土金属云母，有利于增加陶瓷的强度，又不影响云母玻璃陶瓷的可加工性能。在现有的氟金云母中添加碱土金属云母(A0.5Mg3(Si3Al)O10F2，其中，A为碱土金属中的一种或两种以上的组合)，一方面，用部分碱土金属离子(Ba2+，Sr2+，Ca2+等)替代常用的碱金属离子(K+或Na+)作为云母晶体层间结合离子，由于Ba2+，Sr2+，Ca2+等离子的电荷半径比(q/r)大于K+或Na+离子，改变了氟金云母的单一的层状结构，因而具有更高的键合强度，在不改变原有云母玻璃陶瓷的可加工性能的前提下，增强了可加工陶瓷的弯曲强度。虽然，氟金云母玻璃陶瓷中加入碱土金属云母的理论已经提出，但是，缺乏具体的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种离子增强可加工陶瓷及其制备方法，所要解决的技术问题是提供一种弯曲强度大的可加工陶瓷的制备方法及其制得的陶瓷，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，包括，步骤一，将原料混匀、砂磨，得到第一粉体，所述的原料为K2SiF6、ASiF6、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，或者，所述的原料为K2SiF6、AF2、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，所述的A为碱土金属，以摩尔比计，(K2SiF6+ASiF6)∶SiO2∶含有Al3+的化合物∶含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，或者，以摩尔比值计，(K2SiF6+AF2+SiO2)∶SiO2∶含有Al3+的化合物∶含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，其中，K2SiF6+AF2+SiO2中，AF2∶SiO2为3∶1；步骤二，将第一粉体干燥，在900-1050℃条件下煅烧，得到复合原料，所述的复合原料为KMg3(Si3Al)O10F2和A0.5Mg3(Si3Al)O10F2；步骤三，将上述复合原料与玻璃粉混匀、砂磨，得到第二粉体；步骤四，将第二粉体经造粒、压制成型、干燥、在1115-1190℃温度条件下煅烧，得到可加工陶瓷，所述的可加工陶瓷的弯曲强度大于100MPa。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的ASiF6为BaSiF6和/或CaSiF6的混合物；或者，所述的AF2为BaF2、SrF2或CaF2中的一种或两种以上的混合物。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的含有Al3+的化合物为Al(OH)3、Al2O3或Al2(CO3)3，或者，所述的含有Mg2+的化合物MgCO3、MgO、或Mg(OH)2。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的含有Al3+的化合物为Al(OH)3，或者，所述的含有Mg2+的化合物MgCO3。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的SiO2为SiO2试剂、石英砂或硅微粉。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的MgCO3为轻质碳酸镁或重质碳酸镁。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述的第一粉体的粒径为1-5μm；所述的第二粉体的粒径为5-10μm。优选的，前述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其中所述步骤二中的煅烧为梯度煅烧，分为两个阶段，第一阶段的煅烧温度为900-920℃，时间为30min-60min，此阶段用于晶核的形成，确保单一云母相的形成；第二阶段的煅烧温度为1000-1050℃，时间为2h-8h，此阶段用于晶核的生长及晶型的稳定。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种离子增强可加工陶瓷，根据上述的可加工陶瓷的制备方法制得，所述的可加工陶瓷的组分及各组分的质量百分含量为，其中，所述的A为碱土金属中的一种或两种以上的组合。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的一种可加工陶瓷，其中所述的A为Ba-Ca或Ba-Sr-Ca。优选的，前述的一种可加工陶瓷，其中所述的SiO2-B2O-Al2O3-CaO系玻璃粉中，SiO2的质量百分含量为51-57％；B2O的质量百分含量为8-10％；Al2O3的质量百分含量为12-15％；CaO的质量百分含量为18-24％。借由上述技术方案，本专利技术一种离子增强可加工陶瓷及其制备方法至少具有下列优点：1、本专利技术提供了一种采用固相烧结法制备高强度的可加工云母玻璃陶瓷的方法。固相烧结法是堆积粉末或样品素坯在高温条件下通过物质相互扩散，由微观离散形成连续的固态结构，自由能下降，样品强度提高的加工方法，在固相烧结的整个过程中，包含了表面扩散、晶界扩散、蒸发凝聚、晶界迁移、晶界应力、颗粒重排等多种作用力。因此，需严格控制烧结原料的添加比例、原料的纯度、粒度、球度和烧结的温度等具体条件，而这些条件不是通过简单的试验筛选即可获得的。本专利技术提供了一种采用固相烧结法制备高强度可加工云母玻璃陶瓷的方法，通过严格控制原料及加工步骤，获得了弯曲强度大于100MPa的可加工陶瓷，提高了云母玻璃可加工陶瓷的强度。2、本专利技术提供的可加工云母玻璃陶瓷的弯曲强度大。本专利技术将现有的提高可加工陶瓷强度的理论与固相合成法相结合，制备得到的可加工陶瓷的弯曲强度增大，且其可加工性能并未受损，从而更加适用于工业生产和应用。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种可加工陶瓷及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。实施例1本实施例提供一种离子增强可加工陶瓷的制备方法。步骤一，将原料混匀、砂磨，得到第一粉体，所述的原料为K2SiF6、ASiF6、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，或者，所述的原料为K2SiF6、AF2、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，所述的A为碱土金属，以摩尔比计，(K2SiF6+ASiF6)∶SiO2∶含有Al3+的化合物∶含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，或者，以摩尔比值计，(K2SiF6+AF2+SiO2)∶SiO2∶含有Al3+的化合物∶含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，其中，K2SiF6+AF2+SiO2中，AF2∶SiO2为3∶1；步骤二，将第一粉体干燥，在1050℃条件下煅烧，得到复合原料，所述的复合原料为KMg3(Si3Al)O10F2和A0.5M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其特征在于：包括，步骤一，将原料混匀、砂磨，得到第一粉体，所述的原料为K2SiF6、ASiF6、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，或者，所述的原料为K2SiF6、AF2、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，所述的A为碱土金属，以摩尔比计，(K2SiF6+ASiF6)∶SiO2∶含有Al3+的化合物：含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，或者，以摩尔比值计，(K2SiF6+AF2+SiO2)∶SiO2∶含有Al3+的化合物：含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，其中，K2SiF6+AF2+SiO2中，AF2∶SiO2为3∶1；步骤二，将第一粉体干燥，在900‑1050℃条件下煅烧，得到复合原料，所述的复合原料为KMg3(Si3Al)O10F2和A0.5Mg3(Si3Al)O10F2；步骤三，将上述复合原料与玻璃粉混匀、砂磨，得到第二粉体；步骤四，将第二粉体经造粒、压制成型、干燥、在1115‑1190℃温度条件下煅烧，得到可加工陶瓷，所述的可加工陶瓷的弯曲强度大于100MPa。

【技术特征摘要】
1.一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其特征在于：包括，步骤一，将原料混匀、砂磨，得到第一粉体，所述的原料为K2SiF6、ASiF6、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，或者，所述的原料为K2SiF6、AF2、SiO2、含有Al3+的化合物和含有Mg2+的化合物，所述的A为碱土金属，以摩尔比计，(K2SiF6+ASiF6)∶SiO2∶含有Al3+的化合物：含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，或者，以摩尔比值计，(K2SiF6+AF2+SiO2)∶SiO2∶含有Al3+的化合物：含有Mg2+的化合物为1∶5∶2∶6，其中，K2SiF6+AF2+SiO2中，AF2∶SiO2为3∶1；步骤二，将第一粉体干燥，在900-1050℃条件下煅烧，得到复合原料，所述的复合原料为KMg3(Si3Al)O10F2和A0.5Mg3(Si3Al)O10F2；步骤三，将上述复合原料与玻璃粉混匀、砂磨，得到第二粉体；步骤四，将第二粉体经造粒、压制成型、干燥、在1115-1190℃温度条件下煅烧，得到可加工陶瓷，所述的可加工陶瓷的弯曲强度大于100MPa。2.根据权利要求1所述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的ASiF6为BaSiF6和/或CaSiF6；或者，所述的AF2为BaF2、SrF2或CaF2中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的一种离子增强可加工陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷峰华，张洪波，葛兴泽，任佳乐，任瑞康，李自金，李懋强，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11