[發明專利]鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410328041.3
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104057086A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 王浪平;呂文泉;王小峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/12
• 分類號: B22F3/12;C23C14/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種電弧離子鍍設備所需陰極材料的制備方法。

背景技術

隨著航空航天等高新技術產業的發展，越來越多的工作環境要求摩擦副能夠在高溫、高速等苛刻條件下長期正常穩定工作，固體潤滑材料由于具有承載能力高、熱穩定好等優點，有逐步取代傳統潤滑油、脂的趨勢。目前的固體潤滑材料主要有WS₂、MoS₂，但是在溫度高于400℃時潤滑材料會發生分解，限制了其在高溫條件下的應用。h-BN由于具有良好的抗高溫氧化性及類似于石墨的SP²結構，在高溫、低溫條件下均表現出良好的固體潤滑特性，因此被認為是21世紀最有前景的固體潤滑材料之一。

隨著離子鍍膜技術的持續發展，薄膜材料的應用越來越普及，但是應用離子鍍膜技術的前提是所使用的陰極材料必須導電性能良好，h-BN陶瓷粉末屬于絕緣材料，在高真空條件下無法對其進行電離，目前對其應用的方式主要依靠導電性能良好的TiB₂復合陰極制備含有TiB₂金屬相的薄膜材料，該薄膜材料硬度值雖然較高，但是固體潤滑效果較差。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有采用粉末冶金技術制備陰極材料導電性差的技術問題，提供了一種鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的制備方法。

鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的制備方法按照以下步驟進行：

一、按質量百分比將60-85％金屬相與15-40％陶瓷相混合，然后通過混料機進行混合1小時，獲得混合粉體；

二、將混合粉體倒入模具中，對模具進行加熱處理，從室溫加熱至300℃并保溫20分鐘，在30T鍛壓機上壓制成形、得到金屬陶瓷復合坯料，隨空氣冷卻后，用鍛壓機將金屬陶瓷復合坯料從模具中取出，空冷至室溫；

三、將步驟二的產物放入真空釬焊爐中，室溫下將真空釬焊爐氣壓降低至1.0×10^-4Pa，開啟真空加熱裝置進行加熱，以小于15K/min升溫速度升溫至1000℃-1100℃，并保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再進行車加工，加工至直徑為43mm的料坯，將坯料再次放入模具中，在150T鍛壓機上，保壓20min，即得鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料。

步驟一中所述的陶瓷相是六方氮化硼陶瓷。所述六方氮化硼陶瓷的平均粒徑為30目。

步驟一中所述的金屬相是鈦、鋁或鈦和鋁的混合物，所述金屬相的平均粒徑為20目～30目。所述鈦和鋁的混合物中鈦與鋁的質量比為4-6﹕1。

本發明的組分配比合理、工藝簡單、操作方便，高溫加熱可以促進鈦鋁與陶瓷的互擴散，可有效改善鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷的可塑性，所制備的金屬陶瓷顯微結構顆粒分布均勻，致密度較高，電導率得到大幅度提高。

附圖說明

圖1是室溫條件下實驗二制備鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的摩擦系數曲線圖，圖中a表示實驗二制備鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的摩擦系數曲線圖，b表示TiN的摩擦系數曲線圖；

圖2是600℃條件下實驗二制備鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的摩擦系數曲線圖，圖中a表示實驗二制備鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的摩擦系數曲線圖，b表示TiN的摩擦系數曲線圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式中鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料的制備方法按照以下步驟進行：

一、按質量百分比將60-85％金屬相與15-40％陶瓷相混合，然后通過混料機進行混合1小時，獲得混合粉體；

二、將混合粉體倒入模具中，對模具進行加熱處理，從室溫加熱至300℃并保溫20分鐘，在30T鍛壓機上壓制成形、得到金屬陶瓷復合坯料，隨空氣冷卻后，用鍛壓機將金屬陶瓷復合坯料從模具中取出，空冷至室溫；

三、將步驟二的產物放入真空釬焊爐中，室溫下將真空釬焊爐氣壓降低至1.0×10^-4Pa，開啟真空加熱裝置進行加熱，以小于15K/min升溫速度升溫至1000℃-1100℃，并保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再進行車加工，加工至直徑為43mm的料坯，將坯料再次放入模具中，在150T鍛壓機上，保壓20min，即得鈦鋁金屬-六方氮化硼陶瓷導電陰極材料。

本實施方式步驟三中將將步驟二的產物放入真空釬焊爐中通過金屬擴散的方式降低坯料的孔隙率，加強金屬鈦、鋁向陶瓷表面的擴散以提高坯料的導電能力。