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专利摘要

本发明提供了一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，是先将hBN粉体与羟基聚合铝溶胶混合形成具有流动性的浆料，浆料经球磨湿混均匀，干燥，得到复合粉体；再将复合粉体置于钢模具中并干压形成氮化硼自润滑复合陶瓷坯体；随后置于石墨模具，在真空环境下采用放电等离子加压烧结致密化，即得高致密氮化硼自润滑复合陶瓷。本发明以羟基聚合铝溶胶作为烧结助剂，制备的hBN‑Al2O3体系的氮化硼自润滑复合陶瓷致密度可达97%，并具有优异的力学性能和自润滑性能，可以满足机械装备高速运转动密封部件对润滑与密封材料的需求。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202110458337.7
申请日期:
2021-04-27
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C04B35/583;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64
发明/设计人:
张永胜，陈淑娜，苏云峰，樊恒中，宋俊杰，魏万鑫，胡丽天
权利要求: 1.一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）将hBN粉体与羟基聚合铝溶胶混合形成具有流动性的浆料，浆料经球磨湿混均匀，干燥，得到复合粉体；（2）将步骤（1）得到的复合粉体置于钢模具中并干压形成氮化硼自润滑复合陶瓷坯体；干压压强为100~200 MPa，保压时间为5~10 min；（3）将步骤（2）得到的氮化硼自润滑复合陶瓷坯体置于石墨模具，在真空环境下采用放电等离子加压烧结致密化，即得高致密氮化硼自润滑复合陶瓷；烧结过程升温速率为100~150 ℃/min，烧结温度为1500~1700 ℃，压力为10~50 MPa，保温时间为5~10min，真空度小于100 Pa。2.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，羟基聚合铝溶胶由以下工艺的制得：将无机铝盐加入到蒸馏水中，再加入铝粉，然后在80~100 ℃磁力搅拌下水解聚合反应5~8 h，反应结束后冷却到室温，过滤，得到均质透明的羟基聚合铝溶胶。3.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，hBN尺寸为0.5~10μm；浆料中，hBN和羟基聚合铝溶胶中Al的摩尔比为2:1~5:1。4.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加入hBN质量的0.05%~0.2%的表面活性剂。5.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加入hBN质量5%~30%的纳米SiO2促进烧结的致密性。6.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加入无水乙醇调节浆料的流动性。7.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，球磨时间为10~20 h，速度为100~300 r/min。8.如权利要求1所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，浆料的干燥温度为50~80 ℃。9.如权利要求2所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：无机铝盐为六水合氯化铝；无机铝盐与铝粉的质量比为2:1~3:1；羟基聚合铝溶胶中Al的浓度为2.0~3.5 mol/L。10.如权利要求2所述一种高致密氮化硼自润滑复合陶瓷的制备方法，其特征在于：水解聚合反应后加入溶胶总质量0.5~1 wt%的胶黏剂，在50~70 ℃下持续搅拌4~5 h；或在50~70 ℃下加热老化4~5 h。