專利名稱：用于微晶玻璃泵的材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高韌性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。
背景技術(shù)：
微晶玻璃是1953年由美國康寧玻璃公司率先發(fā)明的晶體和玻璃相同的復(fù)方材料，也稱結(jié)晶體玻璃。半個(gè)世紀(jì)以來，微晶玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，目前已有成千種微玻產(chǎn)品問世。
本發(fā)明人曾在1996年申請了《利用霞石制備微晶玻璃的工藝及設(shè)備》，專利號ZL96115271.0。該專利的核心是利用霞石代替貴金屬度氧化物，做成核劑而大大降低了微晶玻璃的原料成本，并通過合理配方和工藝設(shè)備的改善而提高了微晶玻璃的力學(xué)性能和結(jié)晶化速度，從而提高了單位產(chǎn)量。該發(fā)明通過配方增韌和制造工藝的創(chuàng)新，使微玻得以成功地應(yīng)用在工業(yè)泵的制造領(lǐng)域。
眾所周知，玻璃的高硬抗磨能力和耐酸堿能力是任何材料望塵莫及的，可由于其脆性和不可加工性，限制了它在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，做形狀復(fù)雜的工業(yè)泵更是難上加難。
公開號為CN1058636的專利申請，其使用的微玻配方力學(xué)強(qiáng)度有限且不可以切削加工，所以用的是夾層法，即在鋼結(jié)構(gòu)外套內(nèi)襯上一層微晶玻璃材料，其工藝也僅是水淬法磨成漿粉后再用石膏膜澆灌到鋼殼中。本發(fā)明人反復(fù)試驗(yàn)該種工藝無法生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于微晶玻璃泵的材料，以克服現(xiàn)有用于微晶玻璃泵的材料韌性不高并不可切削的缺陷。
本發(fā)明的用于微晶玻璃泵的材料，以重量百分比計(jì)，該材料體系包括霞石粉15-40％、鋰云母5-30％、硅石粉13-40％、氧化鋁1-5％、碳酸鉀3-7％、氧化鎂10-15％、氧化鋯5-10％、氟化鎂5-9％、氧化鈦3-12％、瑩石3-10％、純堿2-8％、硼酸3-18％、復(fù)合玻璃澄清劑0.5-1.5％。
晶須增韌時(shí)，用于微晶玻璃泵的材料中，可進(jìn)一步加入占組合物體系3-5％的碳酸鉀或二氧化硅或二者的任意混合物的晶須。
所述的復(fù)合玻璃澄清劑可直接用市售產(chǎn)品。
本發(fā)明的用于微晶玻璃泵的材料的制備方法，將上述組分按配比量混合均勻，即可得到高韌性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。
本發(fā)明的用于微晶玻璃泵材料，可按常規(guī)方法應(yīng)用于制備微晶玻璃泵，包括三種工藝，這三種工藝是根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格，形狀和應(yīng)用特點(diǎn)來結(jié)合選擇的，一種是直接澆鑄法，主要是大型、復(fù)雜形狀開鐵模有困難的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，類似于鑄鐵的砂型工藝，即先按圖紙開出木型，然后按木型做出砂型，再將砂型烘干，合箱后要預(yù)熱到700℃，然后在1400℃以上的溫度下快速澆鑄，這種工藝有三個(gè)關(guān)鍵，一是型砂的配比不同于鑄鐵砂，要求有最佳的通透性。二是預(yù)熱溫度必須超過700℃，三是玻璃液的溫度不能低于1400℃。
第二二種成型方法是熱壓鑄，這特別適用于小型產(chǎn)品和比較簡單的形狀是易于脫膜的產(chǎn)品，其工藝與金屬模壓相似。但必須考慮三個(gè)因素一是模型的膨脹系數(shù)要與玻璃匹配；二是模型要耐1200℃高溫；三是冷卻不同于金屬，不能用水冷，要用風(fēng)冷。熱壓鑄最后一道難題，增韌用晶須的攪拌必須均勻，必須在低于1200℃時(shí)，在工作池添加，添加量3-5wt％。
第三種成型方法是冷壓鑄。主要是有特殊要求的特種泵。如抗高溫，抗高沖擊，抗磨蝕的產(chǎn)品，要采用特殊的增韌手段。如晶須再生長增韌技術(shù)。本文根據(jù)溫度情況選用了SiO2晶須增韌耐高溫品種。用碳酸鉀晶須增韌耐沖擊和高防腐品種。主要工藝是將水淬后渣料磨成80-325目的微玻粉未與晶須再混磨，晶須必須經(jīng)激活劑和分散劑處理。將混好的粉狀料加入3-6％的粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的種類根據(jù)不同應(yīng)用品種并能在600℃條件下無殘?jiān)鼡]發(fā)的有機(jī)粘結(jié)劑。模壓選用普通液壓機(jī)即可，壓力要≥250MPa。
直接澆鑄法為減少氣泡可采取真空澆鑄的方法?？蓭跋渲苯尤刖ЩG，把退火和晶化連起來完成。
熱壓鑄和冷壓鑄均需要帶保護(hù)膜，二次晶化處理，以重量百分比計(jì)，保護(hù)膜的配比是石膏40％，鋯英砂15％，粘土25％，石棉灰15％，化工粘結(jié)劑5％。
本發(fā)明從配方入手改變了微玻的晶相結(jié)構(gòu)，使其即有高機(jī)械溫度又可以像鑄鐵一樣可在普通車床上用普通車刀進(jìn)行切削加工。其晶相以各類云母為主。
本發(fā)明的用于微晶玻璃泵的材料，其材料具有高韌性并可隨意切削，是制造微晶玻璃泵的良好材料。
采用本發(fā)明的材料制備的微晶玻璃泵，可全部用微晶玻璃材料制成而非夾層。因?yàn)楸景l(fā)明使用的微玻配方其沖擊韌性已超過鑄鐵，可達(dá)到32千焦耳/m2，并可以形成云母狀主晶相，可非常順利地在車床上加工成精確的尺寸。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合三種制造微晶玻璃泵成型工藝，列舉配方。
實(shí)施例1霞石15％、鋰云母30％、硅石粉15％、氧化鋁1％、碳酸鉀4％、氧化鎂粉10％、氧化鋯5％、氟化鎂8％、氧化鈦3％、瑩石3、純堿2％、硼酸3％、澄清劑1％。
該配方主晶相鋰霞石灰白色，加工性能中等。適合直接澆鑄法、晶化溫度850℃。
實(shí)施例2霞石30％、鋰石母5％、硅石粉13％、氧化鋁2％、碳酸鉀3％、氧化鎂7％、氧化鋯5％、氟化鎂6％、氧化鈦5％、瑩石10％、純堿5％、硼酸8％、澄清劑1％。進(jìn)一步加入占組合物體系5％的二氧化硅晶須。
主晶相氟金云母，切削性能佳、晶化溫度750℃，適合直接澆鑄法。
實(shí)施例3霞石15％、鋰云母30％、硅石粉14％、氧化鋁1％、碳酸鉀7％、氧化鎂10％、氧化鋯5％、氟化鎂5％、氧化鈦4％、瑩石3％、純堿2％、硼酸3％、澄清劑1％。
主晶相鋰云母灰白色、可切削，適應(yīng)熱壓鑄、晶化溫度825℃。
實(shí)施例4霞石粉19％、鋰云母22.5％、硅石粉13％、氧化鋁5％、碳酸鉀5％、氧化鎂10％、氧化鋯5％、氟化鎂5％、氧化鈦5％、瑩石3％、純堿3％、硼酸3％、澄清劑1.5％。進(jìn)一步加入占組合物體系3％的二氧化硅晶須。
主晶相四硅酸云母、白色、硬度高、切削性能較差，適于熱壓鑄。
實(shí)施例5霞石15％、鋰云母10％、硅石粉23％、氧化鋁5％、碳酸鉀3％、氧化鎂15％、氧化鋯5％、氟化鎂9％、氧化鈦3.5％、瑩石5％、純堿2％、硼酸5％、澄清劑0.5％。
主晶相硅灰石乳白色、冷壓時(shí)添加5％鈦酸鉀晶須，絕緣性能好，耐沖擊，晶化溫度680℃，適于冷壓鑄。
實(shí)施例6霞石20％、鋰云母20％、硅石粉15％、氧化鋁2％、碳酸鉀3％、氧化鎂10％、氧化鋯6％、氟化鎂6％、氧化鈦5％、瑩石3％、純堿3％、硼酸6％、澄清劑1％。進(jìn)一步加入占組合物體系3％的二氧化硅晶須。
超低溫可切削、灰白色、晶化溫度600℃，韌性好、適于冷壓鑄。
實(shí)施例7霞石15％、鋰云母11％、硅石粉25％、氧化鋁1％、碳酸鉀5％、氧化鎂13％、氧化鋯8％、氟化鎂6％、氧化鈦3％、瑩石4％、純堿5％、硼酸3％、復(fù)合澄清劑1％。進(jìn)一步加入占組合物體系1％的二氧化硅晶須和4％的碳酸鉀晶須。
主晶相鋰灰石，次晶相鋯英石灰白色半透明，晶化溫度1250℃，冷壓時(shí)添加1％SiO2晶須和碳酸鉀晶須4％，適于冷壓鑄。
權(quán)利要求
1.一種用于微晶玻璃泵的材料，其特征是以重量百分比計(jì)，該材料體系包括霞石粉15-40％、鋰云母5-30％、硅石粉13-40％、氧化鋁1-5％、碳酸鉀3-7％、氧化鎂10-15％、氧化鋯5-10％、氟化鎂5-9％、氧化鈦3-12％、瑩石3-10％、純堿2-8％、硼酸3-18％、復(fù)合玻璃澄清劑0.5-1.5％。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征是所述的材料中進(jìn)一步加入占體系3-5％的碳酸鉀或二氧化硅或二者的任意混合物的晶須。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高韌性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。該材料包括霞石粉15－40％、鋰云母5－30％、硅石粉13－40％、氧化鋁1－5％、碳酸鉀3－7％、氧化鎂10－15％、氧化鋯5－10％、氟化鎂5－9％、氧化鈦3－12％、瑩石3－10％、純堿2－8％、硼酸3－18％、復(fù)合玻璃澄清劑0.5－1.5％。采用本發(fā)明的材料制備的微晶玻璃泵，可全部用微晶玻璃材料制成而非夾層。因?yàn)楸景l(fā)明使用的微玻配方其沖擊韌性已超過鑄鐵，可達(dá)到32千焦耳/m
文檔編號C03C10/00GK1513785SQ0310500
公開日2004年7月21日 申請日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者趙鳳宇 申請人:趙鳳宇