一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件技术

本发明专利技术公开了一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件，包括制备云母玻璃粉体，将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀，混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体，将玻璃陶瓷陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。该玻璃陶瓷表面在磨削抛光处理过程中使表面部分氧化锆发生四方相向立方相转变，表面氧化锆体积膨胀，对玻璃陶瓷器件内部形成压应力，提升了抗弯强度；另一方面使用的云母玻璃为SiO2

【技术实现步骤摘要】
一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件


[0001]本专利技术涉及可加工陶瓷
制备
，具体涉及一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件。

技术介绍

[0002]可加工陶瓷适用于汽车、军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束曝光机、纺织机械、传感器、质谱仪和能谱仪等领域。可加工陶瓷最突出的特性是可用标准金属加工工具和设备进行车、铣、刨、磨、锯、切和攻丝等加工，是一般95瓷、氮化硅瓷等绝缘材料无法比拟的。可加工陶瓷加工性能类似于铸铁，它能加工成各种形状复杂、精度要求高的产品。可加工陶瓷虽系脆硬材料，但只要合理地确定加工工艺路线及装夹方式，注意加工方法，准确地选择切削量，在一般设备上公差等级可控制在IT7级，光洁度达到0.5微米，加工精度控制在0.005毫米。如加工设备优良，操作工技术熟练，则精度可达μ级。对于一些薄壁的线圈骨架，精密仪器的绝缘支架，形状复杂等精度要求高的器件，可加工陶瓷更为适用，它可加工成任意形状，具有普通陶瓷无可比拟的优势。但其也存在抗弯强度低，断裂韧性低的特性，与金属材料相比，加工效率低，加工难度大、良率低的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，该制备方法包括以下步骤：a）制备云母玻璃粉体；b）将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀；c）将混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体；d）将经步骤c）得到玻璃陶瓷陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。<br/>[0004]优选的，步骤a）中的云母玻璃的为SiO2
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B2O3
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Al2O3
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MgO
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Na2O
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CaO
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F系玻璃、SiO2
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B2O3
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Al2O3
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MgO
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K2O
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F系玻璃中的一种或两种组合。
[0005]优选的，SiO2
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B2O3
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Al2O3
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Na2O
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F系玻璃的各组分摩尔份数为0.05~0.1摩尔份Na2O、0.3~0.4摩尔份CaO、2.2~2.8摩尔份MgO、1~1.7摩尔份SiO2、0.5~0.8摩尔份B2O3、0.4~1摩尔份Al2O3、2~2.2摩尔份F。
[0006]优选的，SiO2
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B2O3
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Al2O3
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K2O
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CaO
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F系玻璃的各组分摩尔份数为0.05~0.1摩尔份K2O、0.3~0.4摩尔份CaO、2.2~2.8摩尔份MgO、1~1.7摩尔份SiO2、0.5~0.8摩尔份B2O3、0.4~1摩尔份Al2O3、2~2.2摩尔份F。
[0007]优选的，步骤b）中稳定相稳定的氧化锆粉体为氧化钇稳定氧化锆粉体、氧化镁稳定氧化锆粉体或者氧化铈稳定氧化锆粉体中的一种。
[0008]优选的，稳定相稳定的氧化锆粉体中的四方相氧化锆含量＞95%，稳定相稳定的氧化锆粉体的D50为2.5~15μm。
[0009]优选的，步骤d）中表面磨削抛光处理使用800~2000目的金刚石砂轮，砂轮给进线
速率为9.5m/s~40m/s，砂磨压力为0.03~0.08MPa，磨削抛光时间为10min~2h。
[0010]优选的，步骤c）中的烧结温度在750℃~1050℃，烧结时间1min~4h。
[0011]优选的，步骤b）中的稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体的质量百分占比为5~10%稳定相稳定氧化锆和85~90%的云母玻璃。
[0012]优选的，步骤a）的制备工艺为将云母玻璃组分的氧化物、氟化物混合均匀后在1450~1550℃融化水淬后制备得到粉体。
[0013]本专利技术另外一目的是提供一种玻璃陶瓷器件，该玻璃陶瓷器件使用上述的方法制备得到。该制备方法的增强原理是制备得到玻璃陶瓷块体后，通过机械加工，加工成所需的任一形状，然后再采用超声波空化作用下实现预应力，使得表面部分氧化锆发生四方相向立方相转变，氧化锆体积膨胀，对制品内部形成压应力，提升强度。该陶瓷制品适用于汽车、军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束曝光机、纺织机械、传感器、质谱仪和能谱仪等领域。
[0014]本专利技术的有益效果：一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法和玻璃陶瓷器件，该玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤：a）制备云母玻璃粉体；b）将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀；c）将混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体；d）将经步骤c）得到玻璃陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。另一方面使用的云母玻璃为SiO2
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F系玻璃、SiO2
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F系玻璃中的一种或两种组合，实现钙替代部分的钾或者钠的位置，利用钙元素作为碱土金属的二价态特性部分填充解离层，提升了解离层与解离层之间的结合强度，在不显著降低加工性能的基础之上，提升玻璃陶瓷的强度。特别适用于即需要满足可加工性能，又具备较高强度的领域，例如军工、航空航天、精密仪器、医疗设备、电真空器件、电子束曝光机等领域的应用。
附图说明
[0015]图1为可机械加工玻璃陶瓷的实施例制备方法示意图。
具体实施方式
[0016]下面对本专利技术作进一步详细描述，其中所用到稳定相稳定的氧化锆粉体及其它氧化物和设备均为市售，没有特别要求。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。
[0017]本专利技术提供一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，该制备方法包括以下步骤：制备云母玻璃粉体；在本实施例中，是将将云母玻璃组分的氧化物、氟化物混合均匀后在1450~1550℃融化水淬后制备得到粉体。在本实施例中采用的原料纯度优选的大于99%，且氟元素的原料按照摩尔比过量10~20%，以减少在融制过程挥发导致的氟元素成分不足。在本实施例中云母玻璃的为SiO2
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F系玻璃、SiO2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）制备云母玻璃粉体；b）将稳定相稳定的氧化锆粉体和云母玻璃粉体混合均匀；c）将混合粉体成型并烧结得到玻璃陶瓷块体；d）将经步骤c）得到玻璃陶瓷陶瓷块体加工完成后表面磨削抛光处理实现预应力。2.根据权利要求1所述的可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a）中的云母玻璃的为SiO2
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B2O3
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F系玻璃、SiO2
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B2O3
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F系玻璃中的一种或两种组合。3.根据权利要求2所述的可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：SiO2
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B2O3
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MgO
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Na2O
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F系玻璃的各组分摩尔份数为0.05~0.1摩尔份Na2O、0.3~0.4摩尔份CaO、2.2~2.8摩尔份MgO、1~1.7摩尔份SiO2、0.5~0.8摩尔份B2O3、0.4~1摩尔份Al2O3、2~2.2摩尔份F。4.根据权利要求2所述的可机械加工玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：SiO2
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓战，
申请(专利权)人：杨晓战，
类型：发明
国别省市：