一種焊接料的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焊接料的制造方法，包括制備碳化硼，其中制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)殘余應力消除。根據(jù)該方法可以制成化學性質(zhì)穩(wěn)定且耐高溫性能好的焊接料。
【專利說明】一種焊接料的制造方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接料的制造方法。
【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、堿溶液不起反應，容易制造而且價格相對便宜。
[0003]由于碳化硼耐高溫、化學性質(zhì)穩(wěn)定，因此碳化硼可用于特殊焊接，作為良好的焊接料。而如何合成性能優(yōu)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(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種焊接料，其包括化學性質(zhì)穩(wěn)定且耐高溫性能好的碳化硼的制備方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的焊接料的制造方法包括制備碳化硼，其中制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采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規(guī)方法，然后將碳納米管放置于混合溶液中進行超聲波振蕩分散，最后放入烘箱內(nèi)烘干；
[0008](2)合成原料準備`:
[0009]合成原料配方:質(zhì)量分數(shù)0.5~5%分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粘接劑為18~22%，余量為粒徑范圍5μπι~20μπι的金剛石微粉，硬質(zhì)合金基體；在使用之前金剛石微粉進行表面凈化處理和預石墨化，硬質(zhì)合金基體和粘接劑進行表面凈化處理；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(huán)必須除去水分；將金剛石微粉、粘接劑和碳納米管混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混制成混合原料；
[0010](3)原料的化學反應及熱處理:
[0011]將混合原料加熱至620~680°C，時間為0.5~1.5h ;然后將反應后的原料放置在溫度為80~100°C的烘箱中保存?zhèn)溆茫?br>
[0012](4)超高壓合成:
[0013]將合成塊放置于葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環(huán)、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(shù)為:燒結(jié)溫度1450~1600°C，燒結(jié)壓力5~6GPa，保溫保壓時間為3~5分鐘；
[0014](5)殘余應力消除:
[0015]將合成后產(chǎn)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十二烷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，合成中采用液相傳壓方式。
[0018]所述的硬質(zhì)合金基體和粘接劑的表面凈化處理是指:首先將結(jié)合表面進行打磨拋光處理，抹去結(jié)合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用。
[0019]所述的粘接劑為鉆片和欽片。
[0020]上述步驟(3)原料的化學反應及熱處理:然后將反應后的原料放置在烘箱中保存?zhèn)溆?，烘箱溫度?0?100°C。
[0021]采用上述技術方案的碳化硼的制備方法，經(jīng)過半濕混使碳納米管與金剛石微粉以及粘接劑等彌散地均勻地混合在一起成為聚晶金剛石層的原材料，將它與硬質(zhì)合金基體，通過高溫高壓燒結(jié)工藝和適當?shù)臒崽幚砉に囍圃斐蔀樘技{米管增強的roc，該材料是具有高抗沖擊韌性、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性的復合材料。經(jīng)過對于PDC沖擊破壞和熱損傷的研究與分析，利用纖維增強理論，通過加入適量分散的碳納米管和材料熱處理技術，在不降低PDC耐磨性的基礎上，大幅提高PDC材料的抗沖擊韌性和穩(wěn)定性。抗沖擊韌性提高幅度100 %?1000 %。該碳化硼應用于制備高速高精度切削各種有色金屬的切削刀具或者切削刃中。鑰杯、鑰片和碳管的作用是定型。
[0022]本發(fā)明通過上述制造方法，制備了一種具有化學性質(zhì)穩(wěn)定且耐高溫性能好的碳化硼，進而制備性能優(yōu)異的焊接料。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]實施例1:
[0025]用于形成焊接料的碳化硼的制備方法包括如下步驟:
[0026](I)碳納米管的純化與分散處理
[0027]多壁或者單壁的碳納米管采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規(guī)方法，然后將碳納米管放置于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，最后放入烘箱內(nèi)烘干；
[0028](2)合成原料準備
[0029]合成原料配方:質(zhì)量分數(shù)0.5%分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑范圍5?10 μ m的金剛石微粉，粘接劑為22%，硬質(zhì)合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面凈化處理和預石墨化，硬質(zhì)合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結(jié)合表面進行打磨拋光處理，抹去結(jié)合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用；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(huán)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、粘接劑和碳納米管混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混，保存混合原料；
[0030](3)原料的化學反應及熱處理
[0031]將混合原料加熱至620?680°C，時間1.5h，然后將反應后的原料放置在烘箱中保存?zhèn)溆?，供禮溫度為80 C ；
[0032](4)超高壓合成
[0033]將合成塊放置于由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環(huán)、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；合成中采用液相傳壓方式，合成工藝參數(shù)為:燒結(jié)溫度1450，燒結(jié)壓力5GPa，保溫保壓時間為3分鐘；
[0034](5)殘余應力消除
[0035]將合成后產(chǎn)品進行真空時效退火。
[0036]樣品效果:利用磨削碳化硅砂輪方法測定I3DC的磨耗比約為2.70461 X 105 ;利用重錘沖擊法測試的抗沖擊韌性,單次沖擊功1.4J，樣品平均沖擊次數(shù)為13次。
[0037]實施例2:
[0038]用于形成焊接料的碳化硼的制備方法包括如下步驟:
[0039](I)碳納米管的純化與分散處理
[0040]多壁或者單壁的碳納米管采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規(guī)方法，然后將碳納米管放置于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，最后放入烘箱內(nèi)烘干；
[0041](2)合成原料準備
[0042]合成原料配方:質(zhì)量分數(shù)1%分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑范圍15?20 μ m的金剛石微粉，粘接劑為20%，硬質(zhì)合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面凈化處理和預石墨化，硬質(zhì)合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結(jié)合表面進行打磨拋光處理，抹去結(jié)合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用；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(huán)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、粘接劑和碳納米管混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混，保存混合原料；
[0043](3)原料的化學反應及熱處理
[0044]將混合原料加熱至620?680 C，時間Ih,然后將反應后的原料放直在供箱中保存?zhèn)溆茫嫦錅囟葹?0°C ；
[0045](4)超高壓合成
[0046]將合成塊放置于由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環(huán)、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；合成中采用液相傳壓方式，合成工藝參數(shù)為:燒結(jié)溫度1500°C，燒結(jié)壓力5.5GPa，保溫保壓時間為5分鐘；
[0047](5)殘余應力消除
[0048]將合成后產(chǎn)品進行真空時效退火。
[0049]樣品效果:利用磨削碳化硅砂輪方法測定PDC的磨耗比約為2.70461 X 105 ;利用重錘沖擊法測試的抗沖擊韌性,單次沖擊功1.4J，樣品平均沖擊次數(shù)為14次。
[0050]實施例3:
[0051]用于形成焊接料的碳化硼的制備方法包括如下步驟:
[0052](I)碳納米管的純化與分散處理
[0053]多壁或者單壁的碳納米管采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規(guī)方法，然后將碳納米管放置于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，最后放入烘箱內(nèi)烘干；
[0054](2)合成原料準備
[0055]合成原料配方:質(zhì)量分數(shù)5%分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粒徑范圍10?20 μ m的金剛石微粉，粘接劑為18%，硬質(zhì)合金基體；在使用之前金剛石微粉必須進行表面凈化處理和預石墨化，硬質(zhì)合金基體、鈷片、鈦片原輔材料，首先將結(jié)合表面進行打磨拋光處理，抹去結(jié)合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用；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(huán)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、粘接劑和碳納米管混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混，保存混合原料；
[0056](3)原料的化學反應及熱處理
[0057]將混合原料加熱至620?680°C，0.5h，然后將反應后的原料放置在烘箱中保存?zhèn)溆?，烘箱溫度?00°c ；
[0058](4)超高壓合成
[0059]將合成塊放置于由葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環(huán)、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；合成中采用液相傳壓方式，合成工藝參數(shù)為:燒結(jié)溫度1550°C，燒結(jié)壓力6GPa，保溫保壓時間為4分鐘；
[0060](5)殘余應力消除
[0061]將合成后產(chǎn)品進行真空時效退火。
[0062]樣品效果:利用磨削碳化硅砂輪方法測定I3DC的磨耗比約為2.70461 X 105 ;利用重錘沖擊法測試的抗沖擊韌性,單次沖擊功1.4J，平均沖擊次數(shù)為34次。
[0063]當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)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于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種焊接料的制造方法，包括制備碳化硼，其特征在于，制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采用丙酮浸泡清洗，純化工藝如常規(guī)方法，然后將碳納米管放置于混合溶液中進行超聲波振蕩分散，最后放入烘箱內(nèi)烘干； (2)合成原料準備: 合成原料配方:質(zhì)量分數(shù)0.5?5%分散后的碳納米管，其兩倍摩爾比的氧化硼，粘接劑為18?22%，余量為粒徑范圍5μπι?20μπι的金剛石微粉，硬質(zhì)合金基體；在使用之前金剛石微粉進行表面凈化處理和預石墨化，硬質(zhì)合金基體和粘接劑進行表面凈化處理；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(huán)必須除去水分；將金剛石微粉、粘接劑和碳納米管混合料，先用無水乙醇濕混，烘干后干混制成混合原料； (3)原料的化學反應及熱處理: 將混合原料加熱至620?680°C，時間為0.5?1.5h ;然后將反應后的原料放置在溫度為80?100°C的烘箱中保存?zhèn)溆茫? (4)超高壓合成: 將合成塊放置于葉臘石塊模具中，在模具外加裝上葉臘石環(huán)、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(shù)為:燒結(jié)溫度1450?1600°C，燒結(jié)壓力5?6GPa，保溫保壓時間為3?5分鐘； (5)殘余應力消除: 將合成后產(chǎn)品進行真空時效退火。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊接料的制造方法，其特征是: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(jù)權利要求1所述的焊接料的制造方法，其特征是:所述的六面頂壓機為鉸鏈式六面頂壓機，合成中采用液相傳壓方式。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的焊接料的制造方法，其特征是:所述的硬質(zhì)合金基體和粘接劑的表面凈化處理是指:首先將結(jié)合表面進行打磨拋光處理，抹去結(jié)合表面的氧化層和坑穴，直至露出新鮮表面，然后進行去油、水洗、超聲波清洗、紅外烘干，最后裝入干凈器皿中備用。
5.根據(jù)權利要求1所述的焊接料的制造方法，其特征是:所述的粘接劑為鈷片和鈦片。
6.根據(jù)權利要求1所述的焊接料的制造方法，其特征是:上述步驟(3)中原料的化學反應及熱處理真空熱處理條件為絕對真空度為10?30KPa的真空。
【文檔編號】B01J3/06GK103752218SQ201310545480
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張翠 申請人:溧陽市江大技術轉(zhuǎn)移中心有限公司