专利名称：用于微晶玻璃泵的材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高韧性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。
背景技术：
微晶玻璃是1953年由美国康宁玻璃公司率先发明的晶体和玻璃相同的复方材料，也称结晶体玻璃。半个世纪以来，微晶玻璃的应用领域不断扩展，目前已有成千种微玻产品问世。
本发明人曾在1996年申请了《利用霞石制备微晶玻璃的工艺及设备》，专利号ZL96115271.0。该专利的核心是利用霞石代替贵金属度氧化物，做成核剂而大大降低了微晶玻璃的原料成本，并通过合理配方和工艺设备的改善而提高了微晶玻璃的力学性能和结晶化速度，从而提高了单位产量。该发明通过配方增韧和制造工艺的创新，使微玻得以成功地应用在工业泵的制造领域。
众所周知，玻璃的高硬抗磨能力和耐酸碱能力是任何材料望尘莫及的，可由于其脆性和不可加工性，限制了它在机械制造领域的应用，做形状复杂的工业泵更是难上加难。
公开号为CN1058636的专利申请，其使用的微玻配方力学强度有限且不可以切削加工，所以用的是夹层法，即在钢结构外套内衬上一层微晶玻璃材料，其工艺也仅是水淬法磨成浆粉后再用石膏膜浇灌到钢壳中。本发明人反复试验该种工艺无法生产出合格产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于微晶玻璃泵的材料，以克服现有用于微晶玻璃泵的材料韧性不高并不可切削的缺陷。
本发明的用于微晶玻璃泵的材料，以重量百分比计，该材料体系包括霞石粉15-40％、锂云母5-30％、硅石粉13-40％、氧化铝1-5％、碳酸钾3-7％、氧化镁10-15％、氧化锆5-10％、氟化镁5-9％、氧化钛3-12％、莹石3-10％、纯碱2-8％、硼酸3-18％、复合玻璃澄清剂0.5-1.5％。
晶须增韧时，用于微晶玻璃泵的材料中，可进一步加入占组合物体系3-5％的碳酸钾或二氧化硅或二者的任意混合物的晶须。
所述的复合玻璃澄清剂可直接用市售产品。
本发明的用于微晶玻璃泵的材料的制备方法，将上述组分按配比量混合均匀，即可得到高韧性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。
本发明的用于微晶玻璃泵材料，可按常规方法应用于制备微晶玻璃泵，包括三种工艺，这三种工艺是根据产品的规格，形状和应用特点来结合选择的，一种是直接浇铸法，主要是大型、复杂形状开铁模有困难的产品设计的，类似于铸铁的砂型工艺，即先按图纸开出木型，然后按木型做出砂型，再将砂型烘干，合箱后要预热到700℃，然后在1400℃以上的温度下快速浇铸，这种工艺有三个关键，一是型砂的配比不同于铸铁砂，要求有最佳的通透性。二是预热温度必须超过700℃，三是玻璃液的温度不能低于1400℃。
第二二种成型方法是热压铸，这特别适用于小型产品和比较简单的形状是易于脱膜的产品，其工艺与金属模压相似。但必须考虑三个因素一是模型的膨胀系数要与玻璃匹配；二是模型要耐1200℃高温；三是冷却不同于金属，不能用水冷，要用风冷。热压铸最后一道难题，增韧用晶须的搅拌必须均匀，必须在低于1200℃时，在工作池添加，添加量3-5wt％。
第三种成型方法是冷压铸。主要是有特殊要求的特种泵。如抗高温，抗高冲击，抗磨蚀的产品，要采用特殊的增韧手段。如晶须再生长增韧技术。本文根据温度情况选用了SiO2晶须增韧耐高温品种。用碳酸钾晶须增韧耐冲击和高防腐品种。主要工艺是将水淬后渣料磨成80-325目的微玻粉未与晶须再混磨，晶须必须经激活剂和分散剂处理。将混好的粉状料加入3-6％的粘结剂，粘结剂的种类根据不同应用品种并能在600℃条件下无残渣挥发的有机粘结剂。模压选用普通液压机即可，压力要≥250MPa。
直接浇铸法为减少气泡可采取真空浇铸的方法。可带砂箱直接入晶化窑，把退火和晶化连起来完成。
热压铸和冷压铸均需要带保护膜，二次晶化处理，以重量百分比计，保护膜的配比是石膏40％，锆英砂15％，粘土25％，石棉灰15％，化工粘结剂5％。
本发明从配方入手改变了微玻的晶相结构，使其即有高机械温度又可以像铸铁一样可在普通车床上用普通车刀进行切削加工。其晶相以各类云母为主。
本发明的用于微晶玻璃泵的材料，其材料具有高韧性并可随意切削，是制造微晶玻璃泵的良好材料。
采用本发明的材料制备的微晶玻璃泵，可全部用微晶玻璃材料制成而非夹层。因为本发明使用的微玻配方其冲击韧性已超过铸铁，可达到32千焦耳/m2，并可以形成云母状主晶相，可非常顺利地在车床上加工成精确的尺寸。
具体实施例方式
下面结合三种制造微晶玻璃泵成型工艺，列举配方。
实施例1霞石15％、锂云母30％、硅石粉15％、氧化铝1％、碳酸钾4％、氧化镁粉10％、氧化锆5％、氟化镁8％、氧化钛3％、莹石3、纯碱2％、硼酸3％、澄清剂1％。
该配方主晶相锂霞石灰白色，加工性能中等。适合直接浇铸法、晶化温度850℃。
实施例2霞石30％、锂石母5％、硅石粉13％、氧化铝2％、碳酸钾3％、氧化镁7％、氧化锆5％、氟化镁6％、氧化钛5％、莹石10％、纯碱5％、硼酸8％、澄清剂1％。进一步加入占组合物体系5％的二氧化硅晶须。
主晶相氟金云母，切削性能佳、晶化温度750℃，适合直接浇铸法。
实施例3霞石15％、锂云母30％、硅石粉14％、氧化铝1％、碳酸钾7％、氧化镁10％、氧化锆5％、氟化镁5％、氧化钛4％、莹石3％、纯碱2％、硼酸3％、澄清剂1％。
主晶相锂云母灰白色、可切削，适应热压铸、晶化温度825℃。
实施例4霞石粉19％、锂云母22.5％、硅石粉13％、氧化铝5％、碳酸钾5％、氧化镁10％、氧化锆5％、氟化镁5％、氧化钛5％、莹石3％、纯碱3％、硼酸3％、澄清剂1.5％。进一步加入占组合物体系3％的二氧化硅晶须。
主晶相四硅酸云母、白色、硬度高、切削性能较差，适于热压铸。
实施例5霞石15％、锂云母10％、硅石粉23％、氧化铝5％、碳酸钾3％、氧化镁15％、氧化锆5％、氟化镁9％、氧化钛3.5％、莹石5％、纯碱2％、硼酸5％、澄清剂0.5％。
主晶相硅灰石乳白色、冷压时添加5％钛酸钾晶须，绝缘性能好，耐冲击，晶化温度680℃，适于冷压铸。
实施例6霞石20％、锂云母20％、硅石粉15％、氧化铝2％、碳酸钾3％、氧化镁10％、氧化锆6％、氟化镁6％、氧化钛5％、莹石3％、纯碱3％、硼酸6％、澄清剂1％。进一步加入占组合物体系3％的二氧化硅晶须。
超低温可切削、灰白色、晶化温度600℃，韧性好、适于冷压铸。
实施例7霞石15％、锂云母11％、硅石粉25％、氧化铝1％、碳酸钾5％、氧化镁13％、氧化锆8％、氟化镁6％、氧化钛3％、莹石4％、纯碱5％、硼酸3％、复合澄清剂1％。进一步加入占组合物体系1％的二氧化硅晶须和4％的碳酸钾晶须。
主晶相锂灰石，次晶相锆英石灰白色半透明，晶化温度1250℃，冷压时添加1％SiO2晶须和碳酸钾晶须4％，适于冷压铸。
权利要求
1.一种用于微晶玻璃泵的材料，其特征是以重量百分比计，该材料体系包括霞石粉15-40％、锂云母5-30％、硅石粉13-40％、氧化铝1-5％、碳酸钾3-7％、氧化镁10-15％、氧化锆5-10％、氟化镁5-9％、氧化钛3-12％、莹石3-10％、纯碱2-8％、硼酸3-18％、复合玻璃澄清剂0.5-1.5％。
2.如权利要求1所述的材料，其特征是所述的材料中进一步加入占体系3-5％的碳酸钾或二氧化硅或二者的任意混合物的晶须。
全文摘要
本发明涉及一种高韧性、可切削的用于微晶玻璃泵的材料。该材料包括霞石粉15－40％、锂云母5－30％、硅石粉13－40％、氧化铝1－5％、碳酸钾3－7％、氧化镁10－15％、氧化锆5－10％、氟化镁5－9％、氧化钛3－12％、莹石3－10％、纯碱2－8％、硼酸3－18％、复合玻璃澄清剂0.5－1.5％。采用本发明的材料制备的微晶玻璃泵，可全部用微晶玻璃材料制成而非夹层。因为本发明使用的微玻配方其冲击韧性已超过铸铁，可达到32千焦耳/m
文档编号C03C10/00GK1513785SQ0310500
公开日2004年7月21日 申请日期2003年2月28日 优先权日2002年12月31日
发明者赵凤宇 申请人:赵凤宇