[发明专利]碳化硼研磨材料制备方法及其原料配方

说明书

技术领域

本发明涉及研磨材料技术领域，更具体地说，涉及一种碳化硼研磨材料制备方法及其原料配方。

背景技术

碳化硼（boroncarbide），又名一碳化四硼，分子式为B4C，通常为灰黑色粉末。碳化硼俗称人造金刚石，其相对密度2.52，熔点2350℃，沸点＞3500℃，显微硬度≥3500kgf/mm²，抗弯强度≥400Mpa，是一种有很高硬度的硼化物。与酸、碱溶液不起反应，容易制造而且价格相对便宜。广泛应用于硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光，金属硼化物的制造以及冶炼硼钠、硼合金和特殊焊接等。

碳化硼具有高化学位、中子吸收、耐磨及半导体导电性。是对酸最稳定的物质之一，在所有浓或稀的酸或碱水溶液中都稳定。由于碳化硼是一种比碳化硅或碳化钨还要硬的固体，在很久以前它已经作为一种粗砂研磨材料。由于它本身熔点高，不易铸成人工制品，但是通过高温熔炼粉末，它可以加工成简单的形状。用于硬质合金、宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光。但是如何合成性能优异的碳化硼材料一直是本领域技术人员致力解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种碳化硼研磨材料制备方法及其原料配方。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种碳化硼研磨材料制备方法，其中，包括以下步骤：

(1)碳纳米管的纯化与分散处理：

多壁或者单壁的碳纳米管采用丙酮浸泡清洗，纯化工艺如常规方法，然后将碳纳米管放置于混合溶液中进行超声波振荡分散，最后放入烘箱内烘干，烘箱温度为50～60℃；

(2)合成原料准备：

合成原料配方：质量分数0.5～5％分散后的碳纳米管，其两倍摩尔比的氧化硼，粘接剂为9～12％，余量为粒径范围3μm～5μm的金刚石微粉；

硬质合金基体；在使用之前金刚石微粉进行表面净化处理和预石墨化，硬质合金基体和粘接剂进行表面净化处理；使用的其他辅助材料进行相应的清洗处理；组装前的叶腊石块、叶腊石环必须除去水分；将金刚石微粉、粘接剂和碳纳米管混合料直接烘干后干混制成混合原料；

(3)原料的化学反应及热处理：

将混合原料加热至温度为1000℃，时间为0.5～1h；然后，将反应后的原料放置在温度为80～100℃的烘箱中保存备用；

(4)超高压合成：

将合成块放置于叶腊石块模具中，在模具外加装上叶腊石环、导电钢圈和触媒片，在六面顶压机中进行超高压高温合成实验；

合成工艺参数为：烧结温度2000℃，烧结压力7GPa，保温保压时间为7～8分钟；

(5)残余应力消除：

将合成后产品进行真空时效退火。

本发明所述的碳化硼研磨材料制备方法，其中，所述的混合溶液为200ml无水乙醇+0.1～1.0g十二烷基硫酸钠混合溶液。

本发明所述的碳化硼研磨材料制备方法，其中，所述的硬质合金基体和粘接剂的表面净化处理是指：

首先将结合表面进行打磨抛光处理，抹去结合表面的氧化层和坑穴，直至露出新鲜表面，然后进行去油、水洗、超声波清洗、红外烘干，最后装入干净器皿中备用。

本发明还提供了一种用于碳化硼研磨材料制备的原料配方，其中，包括质量分数0.5～5％分散后的碳纳米管，其两倍摩尔比的氧化硼，粘接剂为9～12％，余量为粒径范围3μm～5μm的金刚石微粉。

本发明所述的原料配方，其中，包括质量分数3％分散后的碳纳米管，其两倍摩尔比的氧化硼，粘接剂为10％，余量为粒径范围4μm的金刚石微粉。

本发明所述的原料配方，其中，包括质量分数5％分散后的碳纳米管，其两倍摩尔比的氧化硼，粘接剂为12％，余量为粒径范围5μm的金刚石微粉。

本发明的有益效果在于：通过采用更高的处理温度和压力，使得制得的碳化硼研磨材料性能更加优异，具有更高的耐磨性。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的碳化硼研磨材料制备方法包括以下步骤：

(1)碳纳米管的纯化与分散处理：