各种添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响

实验分析二分析添加剂对低温陶瓷结合剂抗折强度的影响
低温陶瓷结合剂抗折强度随添加剂加入量的变化 PbO 30 25 ZnO 硼酸
抗折强度（MPa)
20 15 10 5 0 1 2 3 编号 4 5
◆
氧化铅：适量的PbO的加入可以提高结合剂中玻璃相的含量，增强结
合剂对磨粒的把持力，从而达到增加强度的目的；过多时，液相量过多， 这就会使磨具在磨削高温的条件下发生变形、发泡等问题，而降低磨具的 强度。
抗折强度的影响
实验过程 二
粘土 长石 混合 过筛 混均匀 基础结合剂 测耐火度 硼玻璃
实验流程图：
氧化铅
氧化锌 混合、加粘结剂
硼酸
三角锥成型、干燥
成型、干燥、烧成
测洛氏硬度
测抗折强度
实验过程 三
实验操作内容
配制糊精液→计算结合剂添加量→制定升温
曲线→制作耐火锥、耐火台→干燥→测耐火
度→压制试样条→制定烧结曲线→烧结→抗 折强度强度的测试。
论文题目：
各种添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响
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实验纲要
◆实验研究背景 ◆实验研究意义 ◆实验过程 ◆实验结果及分析
◆实验结论
◆致谢
研究背景
◆陶瓷结合剂磨具被广泛用于机械、汽车制造业、电子行业、建筑业、
航空航天等许多行业和领域，其用量在磨具总用量中占50％以上。 其中陶瓷结合剂超硬材料加工工具得到发展和应用。
耐火度∕℃
◆氧化铅：PbO作为助熔材料引入结合剂，PbO
本身的耐火度就较低，并且PbO和SiO2在较低的 温度下会生成固溶体，而这种固溶体的熔点更低 进一步起到助熔作用，因此， PbO的加入会显 著降低结合剂的耐火度。
硼酸：B2O3的熔点很低，为460℃，硼可以与陶瓷中的 SiO2形成熔点较低的玻璃体。但是有资料表明，结合剂中 B2O3含量的增加，结合剂的耐火度不会一直降低，反而有 可能升高，当含量低时，结合剂的耐火度也可能很低。在 基础结合剂中就有硼玻璃的加入，已提供一定量的B2O3， 所以对研究B2O3的加入对结合剂耐火度的影响，要综合考 虑各种因素的影响。 氧化锌：氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火 度但影响不大。
近而改善低温陶瓷结合剂性能，提高磨具的强度韧
性、耐磨性。
实验过程 一 基础结合剂和添加剂的选定： 本实验使用以粘土-长石-硼玻璃系统 基础结合剂，选定的低温陶瓷结合剂：粘 土、长石、硼玻璃配比30:20:50 ，添加 剂选择三种分别为氧化铅、氧化锌、硼酸。 研究三种添加剂单次添加量分别为3℅6℅ 9℅ 12℅时对基础结合剂耐火度和结合剂
ZnO，可增大陶瓷结合剂的碱用量，起到很好的助熔作用，可 促使液相产生，大幅度降低陶瓷结合剂的熔融温度，而且能够
改善对磨粒的润湿性，促使结合剂与磨粒有力的结合，从而提
高抗折强度。
实验结论
氧化铅的加入显著降低了结合剂得耐火度，适量的 氧化铅可以提高结合剂的抗折强度。 氧化锌的加入在一定程度上增加了结合剂的耐火度 且随着添加剂量的加入结合剂耐火度逐渐上升；加
◆目前国内外超硬磨料陶瓷磨具大多采用1000℃以下低温烧成。超硬材
料陶瓷磨具以结合剂磨耗为主,所以磨具的磨ห้องสมุดไป่ตู้性能及耐用度较差。
◆ 低温陶瓷结合剂有节约能源，降低烧成燃料成本缩短生产周期提高生
产效率提高磨具的外观和内在质量，减少烧成废品可防止磨料性能 因高温作用而产生的性能劣化等优势。
研究意义
低温陶瓷磨具生产中容易产生的一些问题：磨 具坯体的强度差、磨具强度、硬度不易控制，不易 生产高硬度的磨具；因此为了改善结合剂本身性能 可以通过研究添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响
∕℃
一组 二祖 三组
1-3 1-2 1-1
1-4 3-1
1-5 3-2
3-5 3-3 2-2 3-4 2-3
2-1 3-1 2-4 2-5
第一组石条烧成曲线 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0.67 1.34 3.01 3.67 时间∕h 4.5 5.17 6.67 8.67
硼酸：B2O3作为网络形成体，能够使网络结构更加致密，提高 网络的联接强度，使结合剂自身的强度得到提高，从而也可提
高磨具的整体强度；但是B2O3的加入量过多时，会使结合剂的
热膨胀系数增大，导致结合剂和磨粒之间不能有效地结合，即 降低了结合强度。
氧化锌：在高温条件下，ZnO和硼形成硼锌玻璃，添加适量的
温度∕℃
制作耐火锥、耐火台→干燥→按上图升温曲线烧
烧成→观察锥倒情况并记录相应数据
实验过程六：抗折强度的测定
为制定石条烧成曲线依据耐火度不同将结合剂分为三组烧成：
小石条标准：6㎜×6 ㎜×28㎜ 密度： 2.38g∕ ㎝3 计算得每个小石条质 量M=2.4g
从已混好的试样结合 剂中各称取2.4g，做 15种石条， 每 样 石 条制作4个→混料→ 压制成型→干燥→按 下图烧成曲线烧成→ 取出后测定抗折强度 并记录相关数据
实验过程四
计算添加剂各量的多少：
表一：结合剂中基础结合剂与添加剂的质量百 分数（%）
编号 基础结合 剂 100 0 氧化铅% 氧化锌% 硼酸%
1
0
0
2
3 4
100
100 100
3
6 9
3
6 9
3
6 9
5
100
12
12
12
实验过程五：耐火度的测定
耐火度测定升温曲线
升温曲线 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0.56 1.56 2.56 3.56 时间∕h 4.67 5.67 7.34 9.34 ∕℃
温度∕℃
石条烧成曲线
第二组石条烧成曲线 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0.67 1.34 3.01 3.67 时间∕h
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 0.67 1.34 3.01 3.67 时间∕h 5.34 6.01 8.5 10.5
温度∕℃
∕℃
4.92 5.59 8.09 第三组石条烧成曲线
10.09
温度∕℃
∕℃
实验结果一
氧化铅
实验结果二
氧化锌
实验结果三
硼酸
实验分析一 分析添加剂对低温陶瓷结合剂性能的影响
低温陶瓷结合剂耐火度随添加剂加入的变化 PbO 840 820 800 780 760 740 720 700 680 660 640 620 1 2 3 编号 4 5 ZnO 硼酸
入氧化铅后抗折强度有一定的增加。
加入一定量硼酸可降低低温陶瓷结合剂的耐火度但 要注意考虑各种因素；适量的硼酸则提高结合剂的 抗折强度