[发明专利]一种金属铝包覆立方氮化硼的制备方法

说明书

本发明提供了一种金属铝包覆立方氮化硼的制备方法，属于超硬材料技术领域。本发明首先对立方氮化硼进行表面羟基化改性，该立方氮化硼表面接枝羟基便于在立方氮化硼表面形成硅氧，再采用表面修饰有纳米硅氧层的立方氮化硼粉和铝粉作为原料，在氯化盐中，通过熔融‑冷却方式处理实现铝粉对立方氮化硼粉的熔融包覆。实施例结果表明，本发明成功实现了金属铝在立方氮化硼粉体的包覆。

技术领域

本发明属于超硬材料技术领域，具体涉及一种金属铝包覆立方氮化硼的制备方法。

背景技术

立方氮化硼具有仅次于金刚石的高硬度，还具有优异的热稳定性和化学惰性，是用于制备超硬材料的一种重要原料。但是立方氮化硼粉体因为自身的相互键合性能差，不易直接烧结成大型烧结体；目前，工业界所使用的均是含有粘结剂的聚晶立方氮化硼，需通过粘结剂和立方氮化硼在高温高压条件下反应才得以结合构成大型烧结体，常用的粘结剂有金属钛粉和金属铝粉等。

现有制备方式不仅条件苛刻，并且，由于同样性质的粉体颗粒易于聚集成团，导致烧结体组分不均匀，在烧结过程中粉体颗粒偏聚严重，使得聚晶材料的微观结构不均匀，超硬材料性能差；尤其，由于氮化硼和熔融后的液态铝不润湿，通过常规手段无法使两者连接在一起，难以实现金属铝对立方氮化硼的包覆，限制立方氮化硼的应用。

而高性能材料要求成分和微观相组织结构高度均匀，尤其是聚晶立方氮化硼超硬材料在应用时，要求结合剂和立方氮化硼在微观下组织结构高度均匀，两种成分具有越高的接触面积越好。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属铝包覆立方氮化硼的制备方法，本发明提供的制备方法能够实现金属铝对立方氮化硼的有效包覆，并且改善烧结过程中粉体团聚问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种金属铝包覆立方氮化硼的制备方法，包括以下步骤：

(1)将立方氮化硼粉体和改性剂混合，进行表面羟基化，得到羟基化氮化硼；所述改性剂为浓硫酸和双氧水的混合物、浓硝酸或王水；

(2)将所述羟基化氮化硼的悬浊液与有机溶剂、无机碱和有机硅源混合，进行修饰改性，在立方氮化硼表面形成硅氧层，得到改性立方氮化硼粉；

(3)将所述改性立方氮化硼粉与铝粉、氯化盐混合，进行熔融后冷却，得到金属铝包覆立方氮化硼。

优选的，所述步骤(3)中熔融的温度在650℃以上，在熔融温度的保温时间为10min～4h。

优选的，所述步骤(3)中改性立方氮化硼粉、铝粉和氯化盐的质量比为(10～20)：(10～30)：(50～80)；所述氯化盐包括氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化钡和氯化钙中的一种或多种。

优选的，所述步骤(2)修饰改性的温度为20～90℃，时间在12h以上。

优选的，所述步骤(2)羟基化氮化硼的悬浊液中羟基氮化硼和水的质量比为1：(3～10)。

优选的，所述步骤(2)中羟基化氮化硼的悬浊液中羟基化氮化硼与有机溶剂的质量比为5：(40.1～240)；所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙醇和丙酮中的一种或多种。

优选的，所述步骤(2)中无机碱包括氨水，所述氨水的质量浓度为25～28％；所述无机碱和悬浊液中羟基化氮化硼的质量比为(45～450)：200。

优选的，所述步骤(2)中有机硅源与悬浊液中羟基化氮化硼的质量比为(1～140):200；所述有机硅源包括正硅酸甲酯和/或正硅酸乙酯。

优选的，所述步骤(1)中表面羟基化的时间在10min以上。