D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2002.04.012 第24卷第4期 北京科技大学学报 Vol.24 No.4 2002年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2002 LF和CaFz助熔效果的研究 李玉萍)徐晓伟)王碧燕)张永杰” 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学应用科学学院，北京100083 摘要通过抗弯强度测试研究了Lif和CF,对陶瓷结合剂性能的影响.结果表明在Al-Si O系陶瓷结合剂中，CaF,的析晶现象明显大于LiF.以LiF为助溶剂的陶瓷结合剂比用CaF,为 助溶剂的陶瓷结合剂熔点低、粘接强度大.当以LF为助熔剂时，可以用摩尔数比值(AlO,+B,O)/ (R,O+RO0.5LiF)判断陶瓷结合剂自身的强度 关键词助熔剂；陶瓷结合剂：氟化物：氟化锂：氟化钙 分类号 T0171.71 陶瓷结合剂有多种用途.本文研究的陶瓷 制得陶瓷结合剂粉. 结合剂是具有特殊性能的低熔点玻璃，目的是 将陶瓷结合剂粉、刚玉微粉及200刚玉颗 用该陶瓷结合剂把立方氨化硼磨粒粘结起来制 粒（代cBN磨粒）按照20：30：50的质量配比混料， 成立方氮化硼(cBN)工具).因此要求陶瓷结合 采用半干压法成型制得60mm×8mm×7mm试 剂在立方氨化硼的热稳定温度范围内形成与立 条，干燥后采用程控升温在1000℃下烧结2h. 方氮化硼磨粒有良好润湿性能的液相，该液相 烧后的试样作3点抗折强度试验.各陶瓷结合 在冷却后形成把磨粒联接起来的结合桥，从而 剂配方如表1所示 得到具有一定强度、气孔率的陶瓷体B 表1陶瓷结合剂配方（质量分数） 理论上cBN的热稳定温度可以达到1200℃ Table 1 Composition of vitreous bond % 以上，但在实际使用中，cBN的烧结温度不宜超 试样SiO:Al,O,B,O,R,0 RO Fe2O,CaF2Lif 过1000℃，所以要求陶瓷结合剂既满足使用温 46.122.88.012.81.30.78.1- 度不高于1000℃，又能使烧结后得到的陶瓷体 A259.88.413.812.00.60.35.0- 有足够的强度.为此选用合适的助熔剂使陶瓷 A343.76.314.413.80.40.220.8- 结合剂在较低温度下易于熔制均匀，有良好的 B146.122.88.012.21.30.7-8.1 流动性和润湿性，使烧结后的陶瓷体有较强的 B247.623.58.012.91.30.7-5.8 机械性能是研制陶瓷结合剂的关键.氟化物是 B346.122.811.59.31.30.7-8.1 注：RO是NaO和K,O的质量分数之和；RO是MgO和 一种强助熔剂.本文研究了氟化锂和氟化钙对 CaO的质量分数之和. A1-SiO系玻化料的助熔效果 将各陶瓷结合剂粉压制成块状，放于炉中 1试验 缓慢升温，观察各陶瓷结合剂随温度变化情况， 并用XRD分析陶瓷结合剂的晶体结构. 以长石、粘土、石英、硼砂、亚硝酸钠等为主 要原料，采用化学纯LiF与CaF2为助熔剂.对部 2 结果与讨论 分原料进行粉碎和脱水预处理.原料按配比混 合均匀，装于坩埚中用电阻炉进行熔制，最高熔 烧结后的试样抗弯强度试验结果见表2，陶 制温度1200℃，保温4h以使熔体成分尽可能 表2试样的抗弯强度 均匀.熔制后试样于空气中急冷，经破碎、过筛 Table 2 Bonding strength of vitreous bond 试样 Al A2 A3 BI B2 B3 收稿日期200105-28李玉萍女，42岁，高级工程师 *国家自然科学基金资助项目NO.59972003) 0aMPa48.853.762.273.383.079.2
第 2 4 卷 第 4 期 2 0 02 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r s i yt o f S e i e n e e a n d eT e h n o l o gy B e ij i n g V b l . 2 4 N o . 4 A u g . 2 0 0 2 IL F 和 C a F Z 助熔效果 的研究 李玉 萍 ` , 徐晓伟 ” 王 碧燕 ” 张永杰 ” 1) 北京科技大学材料科学 与工程学院 , 北京 10 0 0 83 2 ) 北京科技大学应用科学学院 , 北京 10 00 8 3 摘 要 通 过抗 弯强度 测试研 究 了 LI F 和 C aF Z对 陶瓷结合剂性 能 的影响 . 结 果表 明在 lA 一5 1一 O 系 陶瓷结合剂 中 , C aF : 的析 晶现象明显大 于 LI F . 以 LI F 为 助溶剂 的陶 瓷结合 剂 比用 C aF Z为 助溶剂 的陶瓷 结合剂熔点 低 、 粘 接强度大 . 当以 LI F 为助熔 剂时 , 可以 用摩 尔数 比值 (A 1 2 0 3 +B Z q )/ 汉。 十 oR 十 .0 SLI )F 判断 陶瓷结 合剂 自身的强 度 . 关键词 助熔剂 ; 陶瓷结 合剂 ; 氟化物 ; 氟化铿 ; 氟化钙 分类 号 T Q 17 1 . 7 1 陶瓷结合剂有 多种 用途 . 本 文研究 的陶瓷 结合剂是具有特殊性 能的低熔点玻璃 , 目的是 用该 陶瓷结合剂把立方氮化硼磨粒粘结起来制 成立方氮化硼 c( B N )工具 l[,z] . 因此要求陶瓷结合 剂在立方氮化硼 的热稳定温度 范围内形成与立 方氮化硼 磨粒有 良好 润 湿性 能的液相 , 该 液相 在冷却后形成把磨粒联 接起来的结合桥 , 从 而 得到具有一定强度 、 气孔率 的 陶瓷体 `, 一 伙 理论上 c B N 的热稳定温度可 以达到 1 2 0 ℃ 以 上 , 但在实 际使用 中 , c B N 的烧结温度 不宜超 过 1 0 0 ℃ , 所以 要求 陶瓷结合剂既满足 使用 温 度不高于 1 0 0 ℃ , 又 能使烧结后得 到的陶瓷体 有足够 的强度 . 为此选 用合适 的助 熔剂使 陶瓷 结合剂在较低温度下 易于熔 制均匀 , 有 良好 的 流动性和 润 湿性 , 使烧 结后的 陶瓷体有较强 的 机械性能是研制 陶瓷结合剂 的关键 . 氟化物是 一种强 助 熔剂 . 本 文研究 了 氟化锉和 氟化钙对 A l一5 1月O 系玻 化料的 助熔效果 . 制得 陶瓷结合剂粉 . 将陶瓷结合剂粉 、 刚玉微粉 及 2 0 # 刚玉 颗 粒 (代 c B N 磨粒)按照 20 : 30 : 50 的质量配 比混料 , 采用 半干 压法成型 制得 60 ~ x s ~ x 7 m m 试 条 , 干燥后 采用程控升温在 1 0 0 ℃ 下烧结 Z .h 烧后 的试 样作 3 点抗折强 度试验 . 各 陶瓷结合 剂配方如表 1所示 . 表 1 陶瓷结 合剂 配方 (质且 分数 ) aT b l e 1 C o m P o s i tfo n o f v it r e o u s b o n d 1 试验 以长石 、 粘土 、 石英 、 硼砂 、 亚硝酸钠 等为主 要原料 , 采用化学纯 LI F 与 C aF Z 为助熔剂 . 对部 分原料进行粉碎和 脱水预处理 . 原料按配 比混 合均匀 , 装于增涡 中用 电阻炉进行熔制 , 最高熔 制 温度 1 2 0 ℃ , 保温 4 h 以使熔体 成分尽可能 均匀 . 熔制后试样于 空 气 中急冷 , 经破碎 、 过筛 试样 5 10 2 A 1 2 O 3 B Z O : 凡O R () F e Z O , C aF : L IF A 1 4 6 . 1 2 2 . 8 8 . 0 12 . 8 1 . 3 0 . 7 8 . 1 一 A Z 5 9 . 8 8 . 4 13 . 8 12 . 0 0 . 6 0 . 3 5 . 0 一 A 3 4 3 . 7 6 3 1 4 . 4 1 3 . 8 0 . 4 0 . 2 2 0 . 8 一 B 1 4 6 . 1 2 2 . 8 8 . 0 12 . 2 1 . 3 0 . 7 一 8 . 1 B Z 4 7 . 6 2 3 5 8 . 0 12 . 9 1 . 3 0 . 7 一 5 . 8 B 3 4 6 . 1 2 2 . 8 1 1 . 5 9 . 3 1 . 3 0 . 7 一 8 . 1 注 : R 2 0 是 N 凡 O 和 K 2 0 的质量分数之 和 ; R O 是 M g O 和 C a O 的质 量分数 之 和 . 将各 陶瓷结合 剂粉 压制成块状 , 放于 炉 中 缓慢升温 , 观察各 陶瓷结合剂 随温度变化情况 , 并用 X R D 分析 陶瓷结合剂 的 晶体结构 . 2 结果 与讨论 烧结后的试样抗弯强 度试验结果见表 2 , 陶 表 2 试 样的抗 弯强 度 aT b l e 2 B o n d i n g s t r e n g t h o f v i t er o u s b o n d 收稿 日期 2 0 01 一5 一 28 李玉萍 女 , 42 岁 , 高级 工程师 * 国家 自然科学基金 资助项 目困0 . 5 99 7 2 0 0 3) 试样 嘱合 /M P a A 1 4 8 . 8 A Z A 3 B l 53 . 7 6 2 . 2 7 3 . 3 B Z B 3 8 3 . 0 7 9 . 2 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 04. 012
430 北京科技大学学报 2002年第4期 瓷结合剂性能见表3.由表2发现各陶瓷结合剂 析晶倾向及其助熔效果对结合剂综合性能的影 在1000℃流动性随着结合剂的开始软化、熔融 响.经上述改进后，A2,A3在熔制时液相出现温 温度的升高而变差 度下降了200℃，其试样抗折强度明显增强.但 以CaF2为助熔剂的A1,A2,A3结合剂所做试样 表3陶瓷结合剂性能 的抗折强度均低于以Li证为助熔剂的B1,B2, Table32 Properties of vitreous bond B3结合剂对应试样的抗弯强度，表明以L为 物理性质 A2 A3 BI B2 B3 熔点/℃1000800800760800780 助熔剂比以CaFz为助熔剂制得的陶瓷结合剂的 软化温度/℃800780730700750730 粘接强度高.此外，A3中CaFz的比例明显大于 A1,A2,但其软化温度和熔点并未明显降低，说 对于陶瓷结合剂的RD分析结果表明：采 明过量的CaF,因析晶而未起助熔作用，其XRD 用Caf,助熔的陶瓷结合剂中均含有CaF,晶相， 分析结果与上述分析是一致的. 而采用LF助熔的陶瓷结合剂皆为均质玻璃相， 对比以LiF为助熔剂得到的B1,B2,B3陶 均无LF晶相存在 瓷结合剂.B1的熔制液相出现温度最低，在 氟化物的助熔机制可以由无规网络学说给 1000℃的温度下流动性最好，所以本应在 予解释：在熔体中，F离子进入由SO四面 1000℃的烧结温度下对骨架颗粒有最好的润 体形成的网络中，使原来的桥氧变为非桥氧，因 湿性，因而其对应的试样应该有最高的强度，但 而打断了SiO四面体之间的联接，形成断网. 由B1.B2,B3对应试样抗折强度测试结果可见， 特别是F进人网络中形成的断网处电价饱和， B1对应的抗折强度最低，这表明在陶瓷结合剂 不会再被网络中间体联起来，其降低熔体表面 的熔制温度及流动性相差不多且结合剂与骨架 张力，增加熔体润湿性的作用更加明显，所以氟 颗粒的结合强度达到一定数值的情况下，陶瓷 化物，特别是氟化钙是玻璃工业中常用的强助 结合剂自身的强度成为影响试样抗折强度的主 熔剂m.但在本试验中，以CaF2为助熔剂的综合 要因素. 效果明显不如LiF.表1中A1,B1配方是在保持 结合剂自身的强度主要体现在玻璃体网络 其他组份质量比不变的情况下分别加入同质量 的联结强度上.网络联结的越好，结合剂自身的 的CaF,和LF为助熔剂的试验结果.以L证为 强度越高.但从另一方面看，网络联结越好，结 助熔剂的陶瓷结合剂与以CaF,为助熔剂的陶瓷 合剂熔体的粘度大，对骨架颗粒的润湿效果变 结合剂相比，不但熔制时液相出现温度下降 差，所以为取得试样的最大抗折强度，网络的联 200℃左右，其试样抗折强度也提高了近1倍. 结情况并非联结的越好越有利，而应为一适合 对同质量的CaF,和LF相比，LF的摩尔数明显 的值. 大于CaF2的摩尔数.但XRD分析表明，A1中有 按照无规网络学说，A1O,、B,O,作为网络中 CaF2晶相存在，而B1中无LF晶相存在，具有 间体，既可以产生断网，又可以联网，具有调整 较大LiF摩尔比的B1配方不产生LiF析晶，而 玻璃体网络联结状态的作用.当熔体中有断网 具有较小CaF2摩尔比的A1配方产生CaF,析晶， 存在时，加入的AlO,和B,O3中的A1和B,离子 说明CaFz的析晶倾向明显大于Lif 会由原来的6配位和3配位转化为4配位，从 试样的结合强度主要取决于两个方面，一 而把由RO和RO产生的断网联结起来，使网 是陶瓷结合剂与骨架颗粒的结合强度，二是结 络得到增强.当A1O,和B,O的摩尔含量与R0 合剂自身的强度，陶瓷结合剂与骨架颗粒的结 和RO的摩尔量相等时，若物料处于充分混合 合强度主要取决于陶瓷结合剂对骨架颗粒的润 的理想状态，A1O,和B,O3将把R,O和RO产生 湿能力.一般增加熔体的流动性，即降低熔体粘 的断网全部联结起来，此时结合剂自身的强度 度，有利于液相对固相的润湿.在A2、A3配方 应最大.由上述分析可见，玻璃体的强度可以由 中通过降低Al,O,的含量和改变CaF,的含量来 (Al,O+B,O)与(RO+RO)的摩尔比值来衡量.当 增强A2、A3结合剂的综合效果.降低Al,O含 引入LF为助熔剂时，由于每个LF分子的引入 量是因为一般认为A1O,会明显增加熔制温度 只会在结构中产生一个可以被再次联结的非桥 和熔体粘度，因而降低了结合剂对骨架颗粒的 氧离子，所以引入LF后，R,O+RO)应该由(R,O+ 润湿能力；改变CaF,的含量是为了观察CaF,的
北 京 科 技 大 学 学 报 2 00 2 年 第 4 期 瓷结合剂性能见表 3 . 由表 2 发现各 陶瓷结合剂 在 1 0 0 ℃ 流动性随着结合剂的 开始 软化 、 熔融 温 度的 升高而变差 . 表 3 陶瓷结合剂性 能 Ta b一3e 2 p ro p e r t i e s o f v ti r e o u s b o n d 析晶倾 向及其助熔效果对结合剂综合性能的影 响 . 经上述改进后 , A Z , A 3 在熔制时液相 出现温 度下降 了 2 0 ℃ , 其试样抗折强度 明显增强 . 但 以 C aF Z 为助熔剂 的 A l , A Z , A 3 结合剂所做试样 的抗折强度均低于 以 IL F 为助熔剂 的 B l , B Z , B 3 结合剂对应试样 的抗弯强度 , 表 明以 IL F 为 助熔剂 比以 C aF Z 为助熔剂制得 的陶瓷结合剂的 粘接强度高 . 此外 , A 3 中 C aF Z 的比例明显大于 A l , A Z , 但其软化温度 和熔点并未 明显降低 , 说 明过量的 C aF Z 因析 晶而未起助熔作用 , 其 X R D 分析结果与上述分析是一致 的 . 对 比以 L IF 为助熔剂得到 的 B I , B Z , B 3 陶 瓷结合 剂 . B l 的熔制 液相 出现 温度最低 , 在 1 0 0 0℃ 的 温度 下 流动 性 最 好 , 所 以 本应 在 1 0 0 0 ℃ 的 烧结温度 下对骨架 颗粒有最好 的 润 湿性 , 因而其对应 的试样应该有最高的强度 . 但 由 B l , B Z , B 3 对应试样抗折强度测试结果可见 , B l 对应的抗 折强度最低 , 这表明在 陶瓷结合剂 的熔制温度及流动性相差不多且结合剂与骨架 颗粒的结合 强度达到一 定数 值的情况下 , 陶瓷 结合剂 自身的强度成为影响试样抗折强度 的主 要因素 . 结合剂 自身的强度主要体现在玻璃体 网络 的 联结强 度上 . 网络联结的越好 , 结合剂 自身的 强度越高 . 但从另一方面看 , 网络联结越好 , 结 合剂熔体 的粘度大 , 对骨架颗粒 的润湿效果变 差 , 所 以为取得试样的最大抗折强度 , 网络的联 结情况并非联结 的越好越有利 , 而应为一适合 的值 . 按照 无规 网络学说 , 1A 2 0 3 、 B 2 0 , 作为 网络 中 间体 , 既可 以产生 断网 , 又 可 以联 网 , 具有调 整 玻璃体 网络联结状态 的作用 . 当熔体中有断 网 存在 时 , 加人 的 A 1 2 O , 和 B Z O , 中的 A 1 3 + 和 B 3 + 离子 会 由原 来的 6 配位 和 3 配位转化为 4 配位 , 从 而把 由 凡 0 和 R O 产生 的断 网联结起来 , 使 网 络得 到增强 . 当 1A 2 O , 和 B Z O , 的摩尔含量 与凡 O 和 RO 的摩 尔量相 等时 , 若物料处于 充分混合 的 理想状态 , 1A 2 O , 和 B 2 0 , 将把 凡O 和 R O 产生 的断 网全部联结起来 , 此 时结合剂 自身 的强 度 应最大 . 由上述分析可见 , 玻璃体的强度可 以 由 (A 1 2 O 3+ B Z O 3 )与 (凡 O+ R O )的摩尔 比值来 衡量 . 当 引人 IL F 为助熔剂 时 , 由于 每个 L IF 分子 的引人 只会在结构中产生一个 可 以被再次联结 的非桥 氧离子 , 所以引人 LI F 后 , (zR 0 + RO )应该 由(凡O + 一3A 一760 lB 一8075B2 物理性质 一8072A 8073 熔点 /℃ 软化温度/℃ A 1 0 0 0 8 0 0 对于 陶瓷结合剂 的 X R D 分析结果表 明 : 采 用 C aF : 助熔 的陶瓷结合 剂中均含有 C aF Z 晶相 , 而采用 IL F 助熔的陶瓷结合剂 皆为均质玻璃相 , 均无 LI F 晶相存在 . 氟化物 的助熔机制可以 由无规 网络学说给 予解释 〔6] : 在熔体 中 , F 一 离子进人 由 iS 一一 O 四 面 体形成 的网络 中 , 使原来 的桥氧变为非桥氧 , 因 而 打断 了 5 1一O 四面体之间的联接 , 形成断 网 . 特别是 F 一 进人 网络 中形成的断 网处 电价饱和 , 不 会再被 网络 中间体联起来 , 其降低熔体表面 张力 , 增加熔体润湿性 的作用更加 明显 , 所 以氟 化物 , 特别是氟化钙是玻璃工业 中常用 的强助 熔 剂 `7] . 但在本试验 中 , 以 C aF Z 为助熔剂 的综合 效 果明显不 如 L IF . 表 1 中 A l , B l 配方是在保持 其他组份质量 比不变的 情况下 分别加人同质量 的 C aF Z 和 IL F 为助熔剂 的试验结果 . 以 L 正 为 助 熔剂 的陶瓷结合剂与以 C aF Z 为助熔剂的陶瓷 结合剂 相 比 , 不但 熔制 时液 相 出现温度 下 降 20 0 ℃左 右 , 其 试样抗 折强 度也提高 了近 1倍 . 对 同质量 的 C aF Z 和 LI F 相 比 , IL F 的摩 尔数 明显 大于 C aF Z 的摩尔数 . 但 X RD 分析表 明 , A l 中有 c a F Z 晶相存在 , 而 B l 中无 LI F 晶相存在 , 具有 较大 IL F 摩尔 比的 B l 配方不产生 IL F 析 晶 , 而 具有较小 C aF Z摩尔 比的 A l 配方产生 C aF Z析 晶 , 说 明 C aF Z 的析 晶倾 向明显大于 L .IF 试样 的结合强 度主要取决于 两个方面 , 一 是陶瓷结合剂 与骨架颗粒 的结合强度 , 二是结 合剂 自身的 强度 . 陶瓷结合剂与骨架颗粒 的结 合强度 主要取决于陶瓷结合剂对骨架颗粒 的润 湿能力一般增加熔体 的流动性 , 即降低熔体粘 度 , 有利于 液相 对 固相 的润湿 . 在 A Z 、 A 3 配方 中通过降低 A 1 2 O 。 的含量和改变 C aF Z 的含量来 增强 A Z 、 A 3 结合剂 的综合效果 . 降低 A 1 2 O 。 含 量 是 因为一般认为 1A 2 O , 会 明显增加熔 制温度 和 熔体粘度 , 因而 降低 了结合剂对 骨架 颗粒的 润 湿能力 ; 改变 C aF Z 的含量是为 了观察 C aF Z 的
Vol.24 No.4 李玉萍等：L证和CaF,助熔效果的研究 ·431· RO+0.5LiF)来代替，即以(Al2O+B,O)和RO+ 方法进行分析 RO+0.5LF)的摩尔数比值来衡量结合剂自身的 强度.对本文中以LF为助熔剂的3个配方，从 3 结论 表4可以看出，当(A12O+B,O)和R0+ (I)以LF为助溶剂比以CaF2为助溶剂得到 RO+0.5L)摩尔数比值接近1时，试样的抗折强 的陶瓷结合剂熔点低、粘接强度高 度最高，这表明Lf在玻璃中近似以理想均匀 (2)在Si-Al0系陶瓷结合剂中，CaF2的析 程度混合.同时也说明对于以L证为助熔剂的3 晶倾向明显大于LF 个配方，结合剂与骨架颗粒有很强的结合力，所 (3)以LF为助熔剂时，在本试验的熔制条 以结合剂自身的强度成为决定试样强度的主要 件下，L派近似于理想均匀混合，结合剂自身的 因素 强度可以用摩尔数比值(A1O+B,O)/(R,O+ 表4B1,B2,B3配方成分（质量分数） RO+0.5LiF)作为判据. Table 4 Chemical composition of B1,B2,B3 % 样号SiO2Al,O,B,O,R0R0Fe,OLif 参考文献 B146.613.67.012.01.60.319.0 】刘寿样，CBN砂轮在内圆磨削中的应用U.金刚石与 B2 49.814.4 7.2 12.51.70.314.0 磨具工程，1995(4)：23 B346.613.6 10.1 8.51.60.319.0 2陈晓峰.用陶瓷cBN砂轮进行高速磨削)磨床与磨 削，1995(4：16 表5B1,B2,B3配方组成的摩尔分数及结合强度 3 Enti A V,Petrovic P.Glass-ceramic Bonding in Alumina/ Table 5 Compositions and related parameters of B1,B2,B3 cBN Abrasive Systems[J].J Mater Sci,1993,27:4145 4 Jackson MJ,Barlow N,Miils B.The Effect of Bond Com 样号 X ot合MPa BI 0.89 position on the Strength of Partially-bonded Vitrified Ce- 73.3 ramic Abrasives[J].J Mater Sci Let,1994,13:1287 B2 1.01 83.0 5王艳辉，王明智.镀Ti立方氨化硼与玻化SiO2-Na0 B3 1.21 79.2 B,0,结合剂的作用[U.无机材料学报，1995,10(3)：351 注：X为(AlO,+B:O)和RO+RO+0.5LF)的摩尔数比值 6张孝文.固体材料结构基础[M.北京：中国建筑工业 出版社，1985 对于以CaF,为助熔剂的A1,A2,A3陶瓷结 7西北轻工业学院编.玻璃工艺学M.北京：轻工业出 合剂，由于出现CF2的析品现象，不能用上述 版社，1991 Research on the Fluxed Effect of LiF and B2O; LI Yuping",XU Xiaowei",WANG Biyan",ZHANG Yongjie" 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Applied Science School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The effects of LiF and CaF,in the vitreous bond have been studied by the measurement of bon- ding strength.The results show that,the trend of CaFz crystallization from Al-Si-O system vitreous bond is more obvious than that of LiF.The melting-point of the bonds is lower and the bonding force is stronger when using LiF than CaF2 as flux.The mole ratio (Al2O,+B2O)/(R2O+RO+0.5LiF)can be used as a criterion to con- firm the self-strength of the vitreous bonds. KEY WORDS flux;vitreous bond;fluoride;LiF;CaF2
V bL 24 N 0 . 4 李 玉萍等 : LI F 和 C a F : 助 熔效 果的研 究 R O + 0 . S L IF )来代 替 , 即以 ( A 1 2 0 3+ B Z O 3 ) 和 (凡0 + R O 十 0 . S IL )F 的摩 尔数 比值来衡量 结合 剂 自身的 强 度 . 对本文 中以 L评 为助熔 剂的 3 个配方 , 从 表 4 可 以 看 出 , 当 (A 1 2 o 3+ B Z o 3 ) 和 (凡。 + Ro + .0 S IL )F 摩尔数 比值接近 1时 , 试样 的抗折强 度最高 , 这表明 IL F 在玻璃 中近似以理想均匀 程度混合 . 同时也说 明 对于 以 IL F 为助熔剂的 3 个配方 , 结合剂与骨架颗粒有很强 的结合力 , 所 以结合剂 自身的强 度成 为决定试样强 度的主要 因 素 . 方法进行分析 . 表 4 B l , B Z , B 3 配 方成分 (质 且分数 ) aT b le 4 C h e m i c a l c o m P o s it i o n o f B I , B Z , B 3 % 样号 5 10 : A 1 2 0 , B Z O 3 凡0 RO F e Z O 3 L IF B 1 4 6 . 6 13 . 6 7 . 0 1 2 . 0 1 . 6 0 . 3 1 9 . 0 B Z 4 9 . 8 14 . 4 7 . 2 12 5 1 . 7 0 . 3 14 . 0 B 3 4 6 . 6 13 . 6 1 0 . 1 8 . 5 1 . 6 0 . 3 1 9 . 0 表 5 B l , B Z , B 3 配方组成 的摩尔分 数及 结合强 度 aT b l e 5 C o m p o s it i o n s a n d er la t ed P a r a m e t e sr o f B I尹2 , B 3 样号 B 1 0 . 8 9 7 3 . 3 0 l 2 l 8 3 0 7 9 . 2 乙气, ù、 B 注 : 尤为 (A 1 2 0 。 +B 2 0 3 )和队0 + R O + 0 . S L IF) 的摩 尔数 比值 对于 以 C aF Z 为助熔剂 的 奏l , A Z , A 3 陶瓷结 合剂 , 由于 出现 C aF Z 的析 晶现象 , 不 能用 上述 3 结论 ( l) 以 IL F 为助溶剂 比 以 C aF Z 为助溶剂得 到 的 陶瓷结合剂熔点低 、 粘接强度 高 . ( 2 ) 在 iS 一1司0 系陶瓷结合 剂中 , C aF Z 的析 晶倾向明 显大于 IL .F (3 ) 以 IL F 为助熔剂时 , 在本试验 的熔制条 件下 , L正 近似于理想均匀混合 , 结 合剂 自身 的 强 度 可 以 用 摩 尔 数 比 值 (A 1 2 0 汁 B Z q )(/ 凡。 + R O +0 . SIL )F 作为判据 . 参 考 文 献 1 刘 寿祥 . C B N 砂轮在 内圆磨削 中的应用 [J] . 金 刚石与 磨具工程 , 19 95 (4 ) : 23 2 陈晓 峰 . 用 陶瓷 c B N 砂 轮进 行高 速磨削 [J] . 磨床与磨 削 , 19 9 5 (4 ) : 1 6 3 E nt i A V, P e otr v i e R G las s 一 e e r am i c B o n di n g i n A lum i n a/ e B N A basr i v e Sy s et m s [J ] . J M at e r S c i , 1 99 3 , 27 : 4 14 5 4 Jac k s o n M J , B ar l o w N , M il l s B . hT e E fe e t o f B o n d C o m - P o s i t i o n o n ht e S etr n gt h o f Part i a l ly 一 b o n d e d Vi itr if e d C e - r am i e A bar s iV e s [J ] . J M aet r S e i L e t , 1 9 9 4 , 1 3 : 12 8 7 5 王艳辉 , 王 明智 . 镀 iT 立 方氮 化硼 与玻化 51 0 2一 N a Z O - B Z o 3结合剂 的作用 [J] . 无机材料学报 , 1 9 9 5 , 1 0 ( 3 ) : 3 5 x 6 张孝 文 . 固体材 料结构 基础 [M』 . 北京 : 中 国建 筑工业 出版社 , 19 85 7 西 北轻 工业学 院编 . 玻璃 工 艺学 [M ] . 北 京 : 轻 工业 出 版 社 , 19 9 1 R e s e acr h o n ht e F l u x e d E fe c t o f L IF a n d B Z O 3 lL l 产 如动岁 , , 尤U Xi a 口w ie 刀, 恻万6 B iya n)z , Z l lA N G l ) M ate ir al S e ien e e an d E n g i n e e itn g S e h o l , U S T B e ij in g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h in a Z ) 八 p P li e d s e i e n e e s c h o o l , U S T B e ij ing , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T hT e e fe e t s o f L IF an d C a F : i n ht e v itr e o u s b o n d h va e b e e n sut d i e d 饰 ht e m e a s ur e m e nt o f b o n - d i n g s tr e n ght . T h e r e s u lt s s h ow ht at , ht e tr e n d o f C aF : e yr st a lli z at i o n fr o m A I 一 5 1 一 0 s y s t e m v itr e o u s b on d 1 5 m o r e o b v i o u s ht an ht at o f L IE Th e m e lt i n g 一 Po int o f ht e b on d s 1 5 l o w e r a n d ht e b on d i n g fo r e e i s s tr on g e r w h e n u s in g L IF ht an C aF Z a s fl ux . hT e m o l e r at i o (A 1 2 0 , + B Z O 3 ) / (凡 O + R O + 0 . S L IF ) c an b e u s e d a s a e r it e ir o n t o e o n - if mr ht e s e l-f s etr n hgt o f ht e v itr e o u s b o n d s . K E Y W O R D S if ux ; v itr e o u s b o n d ; fl u ior de ; L IF ; C aF Z