[發明專利]一種h-BN/WC可加工陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 201210535577.3
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN102992777A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 唐竹興
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B35/583
• 分類號: C04B35/583;C04B35/56;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種h-BN/WC可加工陶瓷，屬于陶瓷制備技術領域。

背景技術

[0002]?陶瓷材料具有許多優良的性能，但是，由于陶瓷材料硬度大，制備精密尺寸陶瓷部件時，只有通過金剛石磨料砂輪磨削，制造成本非常高。所以，人們一直在尋找一種方法，即既能滿足基本力學性能要求又能進行機械加工獲得精密尺寸陶瓷部件的方法。20世紀90年代，日本學者Niihara等人采用Si₃N₄顆粒包覆h-BN制備出強度高可加工陶瓷部件，為高性能可加工陶瓷部件的制備開辟了一條新途徑；2002年，李永利等在?“納米BN包覆的Al₂O₃復合粉的制備及其燒結性能研究”中采用分析純試劑CO(N₂)_?2和H₃BO₃以摩爾比1：4混合，在研缽中充分研磨后，與高純Al₂O₃粉(平均粒徑03μm)一起放入塑料桶中以無水乙醇為介質，使用氧化鋁磨球，濕磨混料，然后烘干(同時攪拌)，再球磨，在氫氣氣氛下制成Al₂O₃-h-BN可加工陶瓷；2004年董艷玲等在“TiB₂一BN復相陶瓷的制備工藝及性能研究”中將TiB₂、BN和Ni粉按一定比例稱量，分別以不同混料方式混料，將混合漿料干燥和過篩，并將均勻的混合料裝入涂有BN?的石墨模具中，置于等離子放電熱壓爐中在Ar氣保護進行燒結制備出TiB₂-h-BN可加工陶瓷部件；2009年，張巨先在“低介電損耗AIN陶瓷及BN-AIN基陶瓷材料研究”中采用硼酸和尿素與AlN粉體混合在氮氣氛下燒制制成AlN-h-BN可加工陶瓷。在上述體系中除了Si₃N₄-h-BN可加工陶瓷的抗彎強度可以達到950MPa.以外，如TiB₂-h-BN，AlN-h-BN等可加工陶瓷的抗強度也只有154?MPa.左右。因此采用通常的混合、化學法h-BN包覆技術制備的可加工陶瓷材料的抗彎強度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能克服上述缺陷、實現制備更高強度h-BN/WC可加工陶瓷的制備方法。其技術方案為：

一種h-BN/WC可加工陶瓷的制備方法，采用h-BN包覆WC陶瓷粉體經冷等靜壓成型后熱壓燒成h-BN/WC可加工陶瓷，具體方法包括以下步驟：

第一步：將硼酸：尿素以重量比為2：1的比例均勻混合，外加30~60%乙醇在密閉容器中50~90℃加熱處理10~24小時后再攪拌10~30分鐘制成酯化溶液；

第二步：將粒度為0.1~2μm?的WC陶瓷粉體40~70%加入到30~60%的上述酯化溶液中球磨制成陶瓷漿料，然后通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料制成直徑為0.01~0.5mm的包覆WC粉體，將上述包覆WC粉體在溫度為600~1000℃×30~60分鐘氮氣氣氛氮化獲得h-BN包覆WC陶瓷粉體，將h-BN包覆WC陶瓷粉體在100~200MPa.的壓力下經冷等靜壓制成?60×10~20mm片狀坯體，然后在1700~1850℃×30~180分鐘氮氣氣氛下熱壓5~100MPa.燒制成h-BN/WC可加工陶瓷。

本發明與現有技術相比，其優點為：

1、本發明生產h-BN/WC可加工陶瓷顯微結構均勻，強度高，整體可靠性高；

2、通過該包覆工藝可在WC晶粒表面形成厚度均勻的h-BN層，且h-BN層的厚度可控，所制備的h-BN/WC可加工陶瓷的抗彎強度與混合、化學法相比提高1.5倍；

3、h-BN/WC可加工陶瓷具有優良的抗氧化性能、力學性能及熱學性能。

具體實施方式

實施例1

第一步：將硼酸：尿素以重量比為2：1的比例均勻混合，外加30%乙醇在密閉容器中50℃加熱處理24小時后再攪拌30分鐘制成酯化溶液；

第二步：將粒度為0.1μm?的WC陶瓷粉體70%加入到30%的酯化溶液中制成陶瓷漿料，然后通過噴霧造粒機將上述陶瓷漿料制成直徑為0.5mm的包覆WC粉體，將上述包覆WC粉體在溫度為600℃×30分鐘氮氣氣氛氮化獲得h-BN包覆WC陶瓷粉體，將h-BN包覆WC陶瓷粉體在100MPa.的壓力下等靜壓壓制成?60×10mm片狀坯體，然后在1700℃×30分鐘氮氣氣氛下熱壓5MPa.燒制成h-BN/WC可加工陶瓷。