一種碳化硼焊接料的製造方法
2023-07-23 23:09:31 2
一種碳化硼焊接料的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種碳化硼焊接料的製造方法，包括製備碳化硼，其中製備碳化硼包括如下步驟：(1)碳納米管的純化與分散處理；(2)合成原料準備；(3)原料的化學反應及熱處理；(4)超高壓合成；(5)殘餘應力消除。根據該方法可以製成化學性質穩定且耐高溫性能好的焊接料。
【專利說明】一種碳化硼焊接料的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接料的製造方法。
【背景技術】
[0002]碳化硼(boron carbide)，又名一碳化四硼，分子式為B4C,通常為灰黑色粉末。碳化硼俗稱人造金剛石，其相對密度2.52，熔點2350°C，沸點> 3500°C，顯微硬度> 3500kgf/_2，抗彎強度> 400Mpa，是一種有很高硬度的硼化物。與酸、鹼溶液不起反應，容易製造而且價格相對便宜。
[0003]由於碳化硼耐高溫、化學性質穩定，因此碳化硼可用於特殊焊接，作為良好的焊接料。而如何合成性能優異的碳化硼材料一直是本領域技術人員致力解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種碳化硼焊接料，其包括化學性質穩定且耐高溫性能好的碳化硼的製備方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供的焊接料的製造方法包括製備碳化硼，其中製備碳化硼包括如下步驟:
[0006](I)碳納米管的純化與分散處理:
[0007]多壁或者單壁的碳納米管採用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然後將碳納米管放置於混合溶液中進行超聲波振蕩分散，最後放入烘箱內烘乾；
[0008](2)合成原料準備:
[0009]合成原料配方:質量分數0.5?5%分散後的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粘接劑為18?22%，餘量為粒徑範圍5μπι?20μπι的金剛石微粉，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉進行表面淨化處理和預石墨化，硬質合金基體和粘接劑進行表面淨化處理；使用的其他輔助材料進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須除去水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇溼混，烘乾後幹混製成混合原料；
[0010](3)原料的化學反應及熱處理:
[0011]將混合原料加熱至800?900°C，時間為0.5?1.5h ;然後將反應後的原料放置在溫度為80?100°C的烘箱中保存備用；
[0012](4)超高壓合成:
[0013]將合成塊放置於葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成工藝參數為:燒結溫度1450?1600°C，燒結壓力5?6GPa，保溫保壓時間為3?5分鐘；
[0014](5)殘餘應力消除:
[0015]將合成後產品進行真空時效退火。
[0016]所述的混合溶液為200ml無水乙醇+0.1?1.0g十二燒基硫酸鈉混合溶液中。[0017]所述的六面頂壓機為鉸鏈式六面頂壓機，合成中採用液相傳壓方式。
[0018]所述的硬質合金基體和粘接劑的表面淨化處理是指:首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然後進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘乾，最後裝入乾淨器皿中備用。
[0019]所述的粘接劑為鑽片和欽片。
[0020]本發明通過上述製造方法，製備了一種具有化學性質穩定且耐高溫性能好的碳化硼，進而製備性能優異的焊接料。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0022]實施例1:
[0023]用於形成焊接料的碳化硼的製備方法包括如下步驟:
[0024](I)碳納米管的純化與分散處理
[0025]多壁或者單壁的碳納米管採用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然後將碳納米管放置於200ml無水乙醇+0.5g十二燒基硫酸鈉混合溶液中，進行超聲波振蕩分散，最後放入烘箱內烘乾；
[0026](2)合成原料準備
[0027]合成原料配方:質量分數0.5%分散後的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑範圍5?IOym的金剛石微粉，粘接劑為22%，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面淨化處理和預石墨化，硬質合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然後進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘乾，最後裝入乾淨器皿中備用；使用的其他輔助材料也應進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須先進行焙燒處理，以除去葉臘石中的水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇溼混，烘乾後幹混，保存混合原料；
[0028](3)原料的化學反應及熱處理
[0029]將混合原料加熱至850 C，時間1.5h,然後將反應後的原料放直在供箱中保存備用，烘箱溫度為80°C ；
[0030](4)超高壓合成
[0031 ] 將合成塊放置於由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在鉸鏈式六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成中採用液相傳壓方式，合成工藝參數為:燒結溫度1600攝氏度，燒結壓力5GPa，保溫保壓時間為3分鐘；
[0032](5)殘餘應力消除
[0033]將合成後產品進行真空時效退火。
[0034]樣品效果:利用磨削碳化矽砂輪方法測定碳化硼的磨耗比約為2.70461X105 ;利用重錘衝擊法測試的抗衝擊韌性,單次衝擊功1.4J，樣品平均衝擊次數為13次。
[0035]實施例2:
[0036]用於形成焊接料的碳化硼的製備方法包括如下步驟:
[0037](I)碳納米管的純化與分散處理[0038]多壁或者單壁的碳納米管採用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然後將碳納米管放置於200ml無水乙醇+0.1g十二烷基硫酸鈉混合溶液中，進行超聲波振蕩分散，最後放入烘箱內烘乾；
[0039](2)合成原料準備
[0040]合成原料配方:質量分數1%分散後的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑範圍15?20 μ m的金剛石微粉，粘接劑為20%，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面淨化處理和預石墨化，硬質合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然後進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘乾，最後裝入乾淨器皿中備用；使用的其他輔助材料也應進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須先進行焙燒處理，以除去葉臘石中的水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇溼混，烘乾後幹混，保存混合原料；
[0041](3)原料的化學反應及熱處理
[0042]將混合原料加熱至800?900 C，時間Ih,然後將反應後的原料放直在供箱中保存備用，烘箱溫度為90°C ；
[0043](4)超高壓合成
[0044]將合成塊放置於由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在鉸鏈式六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成中採用液相傳壓方式，合成工藝參數為:燒結溫度1500°C，燒結壓力5.5GPa，保溫保壓時間為5分鐘；
[0045](5)殘餘應力消除
[0046]將合成後產品進行真空時效退火。
[0047]樣品效果:利用磨削碳化矽砂輪方法測定碳化硼的磨耗比約為2.70461 X 105 ;利用重錘衝擊法測試的抗衝擊韌性,單次衝擊功1.4J，樣品平均衝擊次數為14次。
[0048]實施例3:
[0049]用於形成焊接料的碳化硼的製備方法包括如下步驟:
[0050](I)碳納米管的純化與分散處理
[0051]多壁或者單壁的碳納米管採用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然後將碳納米管放置於200ml無水乙醇+1.0g十二烷基硫酸鈉混合溶液中，進行超聲波振蕩分散，最後放入烘箱內烘乾；
[0052](2)合成原料準備
[0053]合成原料配方:質量分數5%分散後的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑範圍10?20 μ m的金剛石微粉，粘接劑為18%，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面淨化處理和預石墨化，硬質合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然後進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘乾，最後裝入乾淨器皿中備用；使用的其他輔助材料也應進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須先進行焙燒處理，以除去葉臘石中的水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇溼混，烘乾後幹混，保存混合原料；
[0054](3)原料的化學反應及熱處理[0055]將混合原料加熱至800?900°C，0.5h，然後將反應後的原料放置在烘箱中保存備用，烘箱溫度為100°c ；
[0056](4)超高壓合成
[0057]將合成塊放置於由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在鉸鏈式六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成中採用液相傳壓方式，合成工藝參數為:燒結溫度1550°C，燒結壓力6GPa，保溫保壓時間為4分鐘；
[0058](5)殘餘應力消除
[0059]將合成後產品進行真空時效退火。
[0060]樣品效果:利用磨削碳化矽砂輪方法測定碳化硼的磨耗比約為2.70461X105 ;利用重錘衝擊法測試的抗衝擊韌性,單次衝擊功1.4J，平均衝擊次數為34次。
[0061]當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種碳化硼焊接料的製造方法，包括製備碳化硼，其特徵在於，製備碳化硼包括如下步驟: (1)碳納米管的純化與分散處理: 多壁或者單壁的碳納米管採用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規方法，然後將碳納米管放置於混合溶液中進行超聲波振蕩分散，最後放入烘箱內烘乾； (2)合成原料準備: 合成原料配方:質量分數0.5?5%分散後的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粘接劑為18?22%，餘量為粒徑範圍5μπι?20μπι的金剛石微粉，硬質合金基體；在使用之前金剛石微粉進行表面淨化處理和預石墨化，硬質合金基體和粘接劑進行表面淨化處理；使用的其他輔助材料進行相應的清洗處理；組裝前的葉臘石塊、葉臘石環必須除去水分；將金剛石微粉、粘接劑、碳納米管和氧化硼混合料，先用無水乙醇溼混，烘乾後幹混製成混合原料； (3)原料的化學反應及熱處理: 將混合原料加熱至850°C，時間為0.5?1.5h ;然後將反應後的原料放置在溫度為80?100°C的烘箱中保存備用； (4)超高壓合成: 將合成塊放置於葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環、導電鋼圈和觸媒片，在六面頂壓機中進行超高壓高溫合成實驗；合成工藝參數為:燒結溫度1600°C，燒結壓力5?6GPa，保溫保壓時間為3?5分鐘； (5)殘餘應力消除: 將合成後產品進行真空時效退火。
2.根據權利要求1所述的碳化硼焊接料的製造方法，其特徵是:所述的混合溶液為200ml無水乙醇+0.1?1.0g十二燒基硫酸鈉混合溶液中。
3.根據權利要求1所述的碳化硼焊接料的製造方法，其特徵是:所述的六面頂壓機為鉸鏈式六面頂壓機，合成中採用液相傳壓方式。
4.根據權利要求1或2所述的碳化硼焊接料的製造方法，其特徵是:所述的硬質合金基體和粘接劑的表面淨化處理是指:首先將結合表面進行打磨拋光處理，抹去結合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然後進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘乾，最後裝入乾淨器皿中備用。
5.根據權利要求1所述的碳化硼焊接料的製造方法，其特徵是:所述的粘接劑為鈷片和鈦片。
【文檔編號】B01J3/06GK103752216SQ201310545318
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】張翠 申請人:溧陽市江大技術轉移中心有限公司