[發明專利]一種立方氮化硼復合體及其制備和應用

有效

• 申請號: 201611122078.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108179004B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 褚伍波;江南;李赫;戴丹;白華;呂繼磊;馬洪兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬思敏;陸鳳

本發明涉及一種立方氮化硼復合體及其制備和應用。具體地，所述立方氮化硼復合體包含立方氮化硼和復合于所述立方氮化硼表面的第一涂層，且所述第一涂層外表面原位生長有片狀氧化鋁。本發明還公開了所述立方氮化硼復合體的制備方法和應用。所述立方氮化硼復合體與坯體材料(如陶瓷基底材料)復合所得復合材料可獲得顯著增強的結合強度，從而可顯著延長所得復合材料的使用壽命和加工效率。所述復合體的制備方法簡單環保安全，非常適宜大規模推廣。

技術領域

本發明涉及材料領域，具體地涉及一種立方氮化硼復合體及其制備和應用。

背景技術

立方氮化硼作為一種人造超硬材料，硬度僅次于金剛石，是工業上用于制造切磨具的理想材料之一。相比于金剛石，立方氮化硼的硬度雖然稍低一些，但其化學穩定性、耐高溫性能卻更勝一籌。更有一點，立方氮化硼不會像金剛石一樣容易在高溫含鐵、鎳、鈷這類元素的環境下發生石墨化。換言之，立方氮化硼可以用來加工金剛石無法加工的鐵、鎳、鈷等金屬及其合金。由于以上這些特點，立方氮化硼在工業上的應用規模日趨龐大。

然而，正因為立方氮化硼具備極佳的化學穩定性和耐高溫性能，其在工具制造過程中遇到了化學浸潤性差這一問題。例如，制備立方氮化硼砂輪時，無論是金屬坯體、陶瓷坯體、亦或樹脂坯體，都難以在制備過程中與立方氮化硼發生有效的化學結合，這樣制備出來的砂輪因為坯體與立方氮化硼磨料之間只存在機械咬合而容易在使用過程中出現磨料脫落，使用壽命和加工效率都不理想。

針對立方氮化硼難以化學浸潤這一問題，人們相繼開發了很多技術試圖將其解決。典型的技術分為兩大類，一類是在立方氮化硼表面涂覆涂層，具體的方法有電鍍法、化學鍍法、物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、鹽浴渡法等，這其中大部分涂覆方法因為無法從根本上解決問題而事倍功半，即難以改善立方氮化硼在制品中的化學浸潤性，從結合力的角度看，化學氣相沉積法和鹽浴渡法是比較理想的涂覆技術；另一類是在立方氮化硼工具生產過程中添加活性元素，如鈦或鈦合金，這類技術的優點在于能夠有效地增強立方氮化硼與坯體間的化學結合力，提高制品的工作效率和服役壽命；不過鈦等活性元素在高溫下極易被氧化，故這類技術對生產設備的真空度和生產的工藝有很高的要求，這使得人們往往無法制得高質量的立方氮化硼工具。

另外，無論是在立方氮化硼表面鍍膜或是在生產過程中添加活性元素的方法都很難有效地利用到陶瓷基產品上，主要原因是活性元素會在有氧的高溫環境下快速氧化失效。因此，開發一種能有效提高陶瓷基立方氮化硼制品的質量和壽命的立方氮化硼表面處理工藝具有十分重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種立方氮化硼復合體以及基于所述立方氮化硼復合體而制備的立方氮化硼制品。

本發明的第一方面，提供了一種立方氮化硼復合體，所述立方氮化硼復合體包含立方氮化硼和復合于所述立方氮化硼表面的第一涂層，且所述第一涂層外表面原位生長有片狀氧化鋁。

在另一優選例中，所述“復合”指所述第一涂層與所述立方氮化硼之間為化學結合。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的厚度為10nm-10000nm。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的厚度為30nm-5000nm，較佳地為50nm-3000nm，更佳地80-1000nm，最佳地100-900nm。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的長度為500nm-100000nm；和/或

所述片狀氧化鋁的寬度為100nm-100000nm。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的長度為1000nm-50000nm，較佳地為1000nm-10000nm。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的寬度為1000nm-50000nm，較佳地為1000nm-10000nm。

在另一優選例中，所述片狀氧化鋁的結構類型為α型。