[發明專利]一種碳化硼研磨材料的制造方法

無效

• 申請號: 201310545624.7
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103754876A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張翠
• 申請（專利權）人: 溧陽市江大技術轉移中心有限公司
• 主分類號: C01B31/36
• 分類號: C01B31/36;C09K3/14
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明涉及一種研磨材料的制造方法。

背景技術

碳化硼（boron?carbide），又名一碳化四硼，分子式為B₄C，通常為灰黑色粉末。碳化硼俗稱人造金剛石，其相對密度2.52，熔點2350℃，沸點＞3500℃，顯微硬度≥3500kgf/mm2，抗彎強度≥400Mpa，是一種有很高硬度的硼化物。與酸、堿溶液不起反應，容易制造而且價格相對便宜。廣泛應用于硬質材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光，金屬硼化物的制造以及冶煉硼鈉、硼合金和特殊焊接等。

碳化硼具有高化學位、中子吸收、耐磨及半導體導電性。是對酸最穩定的物質之一，在所有濃或稀的酸或堿水溶液中都穩定。

由于碳化硼是一種比碳化硅或碳化鎢還要硬的固體，在很久以前它已經作為一種粗砂研磨材料。由于它本身熔點高，不易鑄成人工制品，但是通過高溫熔煉粉末，它可以加工成簡單的形狀。用于硬質合金、寶石等硬質材料的磨削、研磨、鉆孔及拋光。但是如何合成性能優異的碳化硼材料一直是本領域技術人員致力解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種碳化硼研磨材料，其具有良好的高耐磨性。

為了解決上述技術問題，本發明提供的研磨材料的制造方法包括制備碳化硼，其中制備碳化硼包括如下步驟：

(1)碳納米管的純化與分散處理：

多壁或者單壁的碳納米管采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然后將碳納米管放置于混合溶液中進行超聲波振蕩分散，最后放入烘箱內烘干；

(2)合成原料準備：

合成原料配方：質量分數0.5～5％分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粘接劑為18～22％，余量為粒徑范圍5μm～20μm的金剛石微粉，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉進行表面凈化處理和預石墨化，硬質合金基體和粘接劑進行表面凈化處理；使用的其他輔助材料進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須除去水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混制成混合原料；

(3)原料的化學反應及熱處理：

將混合原料加熱至溫度為800～900℃，時間為0.5～1.5h；然后，將反應后的原料放置在溫度為80～100℃的烘箱中保存備用；

(4)超高壓合成：

將合成塊放置于葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成工藝參數為：燒結溫度1450～1600℃，燒結壓力5～6GPa，保溫保壓時間為3～5分鐘；

(5)殘余應力消除：

將合成后產品進行真空時效退火。

所述的混合溶液為200ml無水乙醇+0.1～1.0g十二烷基硫酸鈉混合溶液中。

所述的六面頂壓機為鉸鏈式六面頂壓機，合成中采用液相傳壓方式。

所述的硬質合金基體和粘接劑的表面凈化處理是指：首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用。

所述的粘接劑為鈷片和鈦片。

本發明通過上述制造方法，制備了一種具有高耐磨性的碳化硼，進而制備性能優異的研磨材料。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

用于形成研磨材料的碳化硼的制備方法包括如下步驟：

(1)碳納米管的純化與分散處理

多壁或者單壁的碳納米管采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然后將碳納米管放置于200ml無水乙醇+0.5g十二烷基硫酸鈉混合溶液中，進行超聲波振蕩分散，最后放入烘箱內烘干；

(2)合成原料準備

合成原料配方：質量分數0.5％分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑范圍5～10μm的金剛石微粉，粘接劑為22％，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面凈化處理和預石墨化，硬質合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用；使用的其他輔助材料也應進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須先進行焙燒處理，以除去葉臘石中的水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混，保存混合原料；

(3)原料的化學反應及熱處理