纳米组分优化对陶瓷结合剂硬度的影响研究

刘鑫鑫+刘世凯+张吉祥

摘 要：通过对硼铝硅酸盐体系原始配方的组分优化，运用正交实验设计方法，用一定量的纳米Al2O3、SiO2和CaO部分替代原有配方中的Al2O3、SiO2和CaO，研究纳米组分优化对陶瓷结合剂硬度的影响。实验结果表明：纳米组分优化对陶瓷结合剂硬度影响的主次关系为纳米氧化钙大于纳米氧化铝大于纳米氧化硅；当部分替换纳米Al2O3为2wt%，纳米SiO2为4wt%，纳米CaO为1wt%时，其硬度最大为68.4HRc。

关键词：陶瓷结合剂；组分优化；纳米材料；硬度

1 引言

陶瓷磨具高强、高速和高效等特点是其在应用中具有独特优势[1]。考虑到陶瓷磨具的使用寿命，其还必须具有一定的硬度；结合剂作为磨具的重要组成部分，它的硬度在很大程度上代表了磨具的硬度。目前，国内外学者主要研究了纳米添加对陶瓷结合剂硬度的影响。侯永改等[2]研究了纳米氧化锆添加对结合剂硬度的影响，当添加纳米氧化锆为8%时，其硬度最大为129.8HRc。但是，目前对陶瓷结合剂自身组分优化对其硬度的研究还很少。

本研究以硼铝硅酸盐为基础体系，通过原始配方的组分优化，运用正交实验设计方法，研究了替代部分纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化钙的含量对陶瓷结合剂硬度的影响，以期得到优化的陶瓷结合剂配方。

2试验

2.1试验原料及玻璃料的制备

把一定量的分析纯原料氧化硅、氧化铝、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠按比例混合均匀，松压成八字块，经1450℃高温熔炼，水淬，干燥，球磨至200目以细，得到陶瓷结合剂粉。……