[發明專利]一種金剛石碳化硼復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711425258.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108658602A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 李太平
• 申請（專利權）人: 成都晉陽科技有限公司
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/622
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發明涉及無機材料技術領域，具體涉及一種金剛石碳化硼復合材料的制備方法，其所需材料為：金剛石、碳化硼、金屬硅、粘結劑、添加劑，本發明的金剛石碳化硼復合材料的制備方法，其制作工藝簡單，所制備的金剛石碳化硼復合材料具有強度極高、韌性好、密度低等優點，其中金剛石所占比例可控范圍大從5%至70%均可實現成品的制作，由于金剛石所占比例的不同，其產品表現出各種不同的優異性能。

技術領域

本發明涉及無機材料技術領域，具體涉及一種金剛石碳化硼復合材料的制備方法。

背景技術

碳化硼（boron carbide ），別名黑鉆石，分子式為B4C，通常為灰黑色微粉。是已知最堅硬的三種材料之一（其他兩種為金剛石、立方相氮化硼），用于坦克車的裝甲、避彈衣和很多工業應用品中。它的摩氏硬度為9.3。

它在19世紀作為金屬硼化物研究的副產品被發現，直到1930年代才被科學地研究。碳化硼可由電爐中用碳還原三氧化二硼制得。碳化硼可以吸收大量的中子而不會形成任何放射性同位素，因此它在核能發電場里它是很理想的中子吸收劑，而中子吸收劑主要是控制核分裂的速率。碳化硼在核反應爐場里主要是做成可控制的棒狀，但有的時候會因為要增加表面積而把它制成粉末狀。因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。

由于碳化硼的優異性能，碳化硼的復合材料種類繁多，常見為碳化硼加金屬的復合方式，碳化硼金剛石的復合材料上屬于技術上的空白領域，金剛石碳化硼復合材料具有強度極高、任性好、密度等優點。

發明內容

本發明提供一種金剛石碳化硼復合材料的制備方法，其所需材料為：金剛石、碳化硼、金屬硅、粘結劑、添加劑，

其制備方法為：

1）混合：將金剛石與碳化硼按照3：7的比例進行混合，然后加入占總重量6%至8%的粘結劑、占總重量1%的添加劑、占總重量50%的酒精進行二次混合；

2）造粒：將粉末狀的混合物進行噴霧造粒；

3）壓制：將細顆粒狀的混合物置入模具中，在30兆帕至80兆帕的壓強下壓制成硼餅；

4）干燥：將壓制成型的硼餅置入干燥室內，進行緩慢升溫干燥，干燥溫度從室溫緩慢升至130攝氏度至200攝氏度，升溫耗時為24H，升溫速度為勻速升溫；

5）配硅：取硅含量大于99%的金屬硅粉40目至160目與占總重量3%的粘結劑進行混合，將混合均勻的硅粉壓制成硅餅；

6）燒結：將硅餅重疊放置在硼餅上，并置入真空爐中進行燒結，燒結溫度為1480攝氏度至1600攝氏度，真空度小于等于10pa；

7）冷卻：將燒結成型的板材隨爐冷卻，冷卻至常溫取出。

8）除硅：將表面殘余的硅渣進行噴砂處理。

優選的，所述硼餅的壓制密度為1.8克每立方厘米至2.25克每立方厘米。

優選的，所述燒結過程中硅餅與硼餅的重量比0.8至1：1。

優選的，所述粘結劑為酚醛樹脂，所述添加劑為表面活性劑，其主要成分為鋁酸酯螯合物。

優選的，所述除硅過程中清除表面殘渣的噴砂處理方式的可替換方式為打磨處理。