添加球形纳米二氧化硅包覆六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种添加球形纳米二氧化硅包覆六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法。所述的自润滑陶瓷刀具材料中各原料组分体积百分比为：TiC 15-75％，h-BN@SiO₂2-20％，MgO 0.2-2.5％，其余为Al₂O₃；h-BN@SiO₂是将h-BN粉体分散于无水乙醇中于30-70℃滴加正硅酸乙酯制得的球形二氧化硅包覆片状六方氮化硼复合粉体。本发明还提供所述的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法。添加h-BN@SiO₂可改善h-BN与基体的润湿性、减少气孔和h-BN自身团聚，在保持刀具材料优良润滑特性的同时改善其力学性能，减小h-BN的添加对自润滑陶瓷刀具材料力学性能的不利影响，除适用于制作自润滑陶瓷刀具外，还可用来制作陶瓷模具、轴承及其他耐磨耐腐零部件。

主权项

一种添加球形纳米二氧化硅包覆片状六方氮化硼(h‑BN@SiO₂)复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于所述的自润滑陶瓷刀具材料中各原料组分体积百分比为：TiC 15‑75％，h‑BN@SiO₂ 2‑20％，MgO 0.2‑2.5％，其余为Al₂O₃；包括步骤如下：(1)h‑BN@SiO₂复合粉体的制备：将粒径为1‑20μm的h‑BN粉体分散于的无水乙醇中，h‑BN与无水乙醇的质量体积比为0.5‑10g：100‑500mL，超声分散10‑30min，然后加适量水并用质量分数23‑28wt％的氨水调节pH值为8‑9.5，将得到的混合液磁力搅拌并水浴加热，温度保持在30‑70℃；缓慢滴加正硅酸乙酯(TEOS)，h‑BN与正硅酸乙酯的质量体积比为0.5‑10g：6‑50mL，正硅酸乙酯滴加速度为0.02‑0.6mL/min，反应时间为2‑24h；将得到的悬浊液在1000‑4000r/min条件下离心分离5‑40min，用无水乙醇清洗2‑5次，40‑100℃条件下真空干燥，得到以微米h‑BN为核、纳米SiO₂为壳的球形二氧化硅包覆片状六方氮化硼(h‑BN@SiO₂)复合粉体；(2)按比例取Al₂O₃和TiC粉末，分别分散于无水乙醇中，超声分散并机械搅拌10‑30min，将所得Al₂O₃悬浮液与TiC悬浮液混合后加入MgO粉末，再次超声分散并机械搅拌10‑30min，得到混合均匀的复相悬浮液；(3)将上述复相悬浮液倒入球磨灌，加入硬质合金球，球料质量比为8‑12：1，充入氮气或氩气作为保护气氛连续球磨36‑72h；(4)按比例加入h‑BN@SiO₂复合粉体再次球磨1‑3h，所得球磨液在真空干燥箱中100‑120℃下连续干燥24‑48h，然后过筛得到混合粉料，密封备用；(5)将步骤(4)所得干燥的混合粉料装入石墨模具中进行热压烧结，烧结温度1600‑1700℃，热压压力25‑35MPa，保温时间10‑30min，升温速度10‑20℃/min，即得。