[發明專利]干粉分層包裹法制備鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的工藝

無效

• 申請號: 201110210500.4
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102417809A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 范冰冰;郭煥煥;陳德良;王海龍;李劍;張銳;盧紅霞;許紅亮;楊道媛;張昕
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于磨料改性技術領域，具體涉及一種干粉分層包裹法制備鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的工藝。

背景技術

目前，工業上使用的立方氮化硼改性磨料多是利用化學鍍、電鍍或是真空微蒸發鍍覆一層金屬單質，如鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍鈦等，然而化學鍍及電鍍工藝復雜，污染嚴重，真空微蒸發鍍鈦立方氮硼磨料在高溫鍍覆過程中易受損傷，降低磨料自身性能。且以上方法制備的鍍覆磨料，多用于制造樹脂結合劑磨具或金屬結合劑磨具中，由于鍍層與陶瓷結合劑潤濕性不好，不適用于陶瓷結合劑磨具中。目前適用于陶瓷結合劑磨具的立方氮化硼改性磨料，所采用的改性方法有物理氣相沉積、化學氣相沉積和溶膠凝膠法等，但各類氣相沉積方法單次鍍覆批量低、鍍覆成本昂貴；溶膠凝膠法周期長，影響因素眾多，皆不適用于大量工業應用。

發明內容

針對現有技術存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種干粉分層包裹法制備鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的工藝。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

干粉分層包裹法制備鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的工藝，步驟如下：

（a）、在立方氮化硼表面包裹松香外層；

（b）、然后依次與玻璃粉、鋁粉混合；

（c）、最后燒結，即得立方氮化硼表面包裹鋁-玻璃復合涂層。

步驟（a）的具體過程如下：

（a1）、將松香溶解于乙醇中，制備松香的乙醇溶液；

（a2）、將立方氮化硼與松香的乙醇溶液混勻后，常溫干燥，然后過篩，篩下物為松香外層包裹的立方氮化硼。

較好地，所述步驟（a）中，立方氮化硼為120~140目，松香為200~300目；所述松香、立方氮化硼、乙醇的質量體積配比為：松香?8~12g、立方氮化硼?180~280cts、乙醇?12ml；過80~100目篩。

步驟（b）的具體過程如下：

（b1）、取玻璃粉，與步驟（a）得到的松香外層包裹的立方氮化硼混勻，使玻璃粉包裹在立方氮化硼的松香外層；

（b2）、取鋁粉，與步驟（b1）得到的包裹有玻璃粉外層、松香外層的立方氮化硼混勻，使鋁粉包裹在立方氮化硼的玻璃粉外層。

較好地，所述步驟（b）中，玻璃粉、鋁粉為280~320目；以質量比計，玻璃粉：鋁粉：松香外層包裹的立方氮化硼=（0.02~0.07）：（0.30~0.90）：1.00。

步驟（c）的具體過程如下：

（c1）、將步驟（b）得到的包裹有鋁粉外層、玻璃粉外層、松香外層的立方氮化硼于700~800℃下燒結保溫1~4h；

（c2）、冷卻至室溫，取出樣品，過篩，即得鋁-玻璃涂覆立方氮化硼。

較好地，所述步驟（c）中，過80~100目篩。

本發明所用玻璃粉在使用前經過預處理，其具體過程為：將玻璃粉干磨后，在1200~1400℃下熔融1~3h，常溫水淬冷，干燥，再經破碎并干磨，過篩。

玻璃粉預處理中：過280~320目篩，干燥溫度為40~80℃。

本發明的有益效果主要在于：

1、這種利用干粉分層包裹法制備的立方氮化硼改性磨料，其表面存在鋁-玻璃復合涂層，由于中間玻璃涂層的存在，外層鋁在立方氮化硼表面熔化并存在一定程度的鋪展現象，且涂層與立方氮化硼基體結合緊密，磨料表面形成一種特殊的粗糙形態；

2、經改性后的立方氮化硼磨料在單顆粒抗壓強度、沖擊韌性及熱穩定性方面性能提高；

3、由于鋁涂層在涂覆過程中發生氧化生成氧化鋁，在制備陶瓷結合劑工具時，磨料與陶瓷結合劑有良好的潤濕性，可顯著增加陶瓷磨具的使用壽命；

4、本發明方法--“干粉分層包裹法”工藝簡單、可控，設備簡單，易于實現工業化生產；

5、制備過程中除使用少量乙醇外不涉及任何有毒試劑，整個工藝路線安全、綠色，符合環保與可持續發展戰略。

附圖說明

圖1為本發明的干粉分層包裹法制備鋁-玻璃涂覆立方氮化硼（燒結前）局部剖面結構示意圖，其中，1--立方氮化硼，2--松香外層，3--玻璃粉外層，4--鋁粉外層；

圖2為實施例1制備的鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的掃描電鏡（SEM）圖；

圖3為實施例1制備的的鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的X射線衍射圖譜；

圖4為不同鋁添加量制備的鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的單顆粒抗壓強度值及沖擊韌性值對比圖；

圖5為沖擊后鋁-玻璃涂覆立方氮化硼的掃描電鏡（SEM）圖；