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专利号: 2016112313256
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于是以α相氧化铝(α-Al2O3)作为基体,以碳化钨钛((W,Ti)C)作为增强相,以镍磷合金包覆氟化钙(CaF2@Ni-P)复合粉体作为固体润滑剂,以氧化镁(MgO)作为烧结助剂,经球磨混料、热压烧结制成;各组分的质量百分含量为:α-Al2O3 30-48%,(W,Ti)C 42-66.5%,CaF2@Ni-P按复合粉体中CaF2的质量计3-12%,MgO 0.4-1.5%;其中,镍磷合金包覆氟化钙是按以下方法制备的:

CaF2粉体用氢氧化钠溶液清洗后加入氢氟酸与氟化铵的混合溶液进行粗化,粗化后的CaF2粉体加入敏化-活化液超声震荡,所述敏化-活化液的组分为:氯化钯(PdCl2)0.5-1g/L、二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)30-60g/L、氯化钠(NaCl)160-250g/L、质量分数35-37%的浓盐酸60-100mL/L、余量为蒸馏水;

敏化-活化后的CaF2粉体加入化学镀液中,于35-45℃超声震荡条件下施镀,并随时滴加质量分数25-28%的浓氨水使镀液的pH值保持为8.5-9.5;所述化学镀液的组分为:六水硫酸镍(NiSO4·6H2O)20-30g/L、二水柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)40-60g/L、氯化铵(NH4Cl)25-

40g/L、一水次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)25-35g/L、质量分数25-28%的浓氨水调pH值为8.5-

9.5、余量为蒸馏水;施镀后进行分离、清洗、干燥,制得镍磷合金包覆氟化钙。

2.如权利要求1所述的添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于,α-Al2O3粉体、(W,Ti)C粉体、CaF2粉体和MgO粉体的平均粒径分别为0.5-1μm、1-3μm、1-5μm和1-2μm。

3.如权利要求1所述的添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于,各组分的质量百分含量为:α-Al2O3 31-45%,(W,Ti)C 45-64%,CaF2@Ni-P按复合粉体中CaF2的质量计3-9%,MgO 0.5-1%;各组分之和为100%。

4.权利要求1-3任一项所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,包括步骤如下:(1)按比例称取α-Al2O3和(W,Ti)C粉体,分别加入适量无水乙醇中,超声分散并机械搅拌20-30min,配成α-Al2O3悬浮液和(W,Ti)C悬浮液;

(2)将上述两种悬浮液混合,然后按比例添加MgO粉体,超声分散并机械搅拌20-30min,得到复相悬浮液;

(3)将步骤(2)所得的复相悬浮液倒入球磨罐,按球料重量比为8-10:1加入硬质合金研磨球,以氮气或氩气为保护气氛进行球磨45-50h;

(4)按比例称取CaF2原料粉体加入氢氧化钠溶液中清洗,超声震荡5-10min,离心分离并用蒸馏水清洗至中性;

(5)将清洗后的CaF2粉体加入氢氟酸-氟化铵粗化液中进行粗化,超声震荡10-20min,离心分离并用蒸馏水清洗至中性;

(6)将粗化后的CaF2粉体加入敏化-活化液中,超声震荡10-20min,离心分离并用蒸馏水清洗至中性,在真空干燥箱中100-110℃下干燥5-8h;

所述敏化-活化液的组分为:氯化钯(PdCl2)0.5-1g/L、二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)30-

60g/L、氯化钠(NaCl)160-250g/L、质量分数35-37%的浓盐酸60-100mL/L、余量为蒸馏水;

(7)将步骤(6)敏化-活化后的CaF2粉体加入化学镀液中,在35-45℃的恒温水浴中进行化学镀,在施镀过程中保持超声震荡并随时滴加质量分数25-28%的浓氨水使镀液的pH值保持为8.5-9.5;所述化学镀液的组分为:六水硫酸镍(NiSO4·6H2O)20-30g/L、二水柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)40-60g/L、氯化铵(NH4Cl)25-40g/L、一水次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O)

25-35g/L、质量分数25-28%的浓氨水调pH值为8.5-9.5、余量为蒸馏水;

施镀完毕后将固态颗粒离心分离并用蒸馏水清洗至中性,然后在真空干燥箱中100-

110℃下干燥8-10h,得到CaF2@Ni-P复合粉体;

(8)将步骤(7)得到的CaF2@Ni-P复合粉体加入步骤(3)的球磨罐中,以氮气或氩气为保护气氛继续球磨1-3h,得球磨液;

(9)将步骤(8)得到的球磨液在80-100℃下干燥20-30h,然后过100-200目筛,得到混合粉料,密封备用;

(10)将步骤(9)得到的混合粉料装入石墨模具,经冷压成型后放入真空热压烧结炉中进行热压烧结。

5.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述的清洗用氢氧化钠溶液为质量分数10%-15%的氢氧化钠溶液;清洗时CaF2粉体的加入量为30-70g/L。

6.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,步骤(5)所述的氢氟酸-氟化铵粗化液是氟化铵与质量分数35-40%的氢氟酸的混合溶液,其中氟化铵为2-4g/L、质量分数35-40%的氢氟酸为90-120mL/L;粗化时,CaF2粉体的加入量为30-70g/L。

7.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,步骤(6)敏化-活化时,CaF2粉体的加入量为30-60g/L。

8.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,步骤(6)所述的敏化-活化液配制步骤如下:

1)按比例称取PdCl2,加入1/3用量的浓盐酸中,搅拌溶解后加蒸馏水至敏化-活化液总体积的1/10,得到溶液A;

2)按比例称取NaCl,加入适量蒸馏水中,搅拌溶解后加蒸馏水至敏化-活化液总体积的

1/2,得到溶液B;

3)将溶液A与溶液B混合,搅拌均匀得到溶液C;

4)按比例称取SnCl2·2H2O,加入2/3用量的浓盐酸中,搅拌溶解后加蒸馏水至敏化-活化液总体积的2/5,得到溶液D;

5)将溶液D边搅拌边缓慢加入溶液C中,在60-70℃下水浴恒温熟化3-5h,得到敏化-活化液。

9.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,步骤(7)化学镀时CaF2粉体的加入量为4-9g/L,即每升化学镀液加入4-9g CaF2粉体。

10.如权利要求4所述的一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于步骤(10)的烧结工艺参数为:升温速率10-20℃/min,保温温度

1500-1600℃,保温时间10-20min,热压压力25-30MPa。