专利名称：干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于磨料改性技术领域，具体涉及一种干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺。
背景技术：
目前，工业上使用的立方氮化硼改性磨料多是利用化学镀、电镀或是真空微蒸发镀覆一层金属单质，如镀铜、镀镍、镀铬、镀钛等，然而化学镀及电镀工艺复杂，污染严重，真空微蒸发镀钛立方氮硼磨料在高温镀覆过程中易受损伤，降低磨料自身性能。且以上方法制备的镀覆磨料，多用于制造树脂结合剂磨具或金属结合剂磨具中，由于镀层与陶瓷结合剂润湿性不好，不适用于陶瓷结合剂磨具中。目前适用于陶瓷结合剂磨具的立方氮化硼改性磨料，所采用的改性方法有物理气相沉积、化学气相沉积和溶胶凝胶法等，但各类气相沉积方法单次镀覆批量低、镀覆成本昂贵；溶胶凝胶法周期长，影响因素众多，皆不适用于大量工业应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺。为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下
干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，步骤如下
(a)、在立方氮化硼表面包裹松香外层；
(b)、然后依次与玻璃粉、铝粉混合；
(c)、最后烧结，即得立方氮化硼表面包裹铝-玻璃复合涂层。步骤(a)的具体过程如下
(al)、将松香溶解于乙醇中，制备松香的乙醇溶液；
(a2)、将立方氮化硼与松香的乙醇溶液混勻后，常温干燥，然后过筛，筛下物为松香外层包裹的立方氮化硼。较好地，所述步骤(a)中，立方氮化硼为120 140目，松香为200 300目；所述松香、立方氮化硼、乙醇的质量体积配比为松香纩12g、立方氮化硼18(T280ctS、乙醇 12ml ；过 8(Tl00 目筛。步骤(b)的具体过程如下
(bl)、取玻璃粉，与步骤(a)得到的松香外层包裹的立方氮化硼混勻，使玻璃粉包裹在立方氮化硼的松香外层；
化2)、取铝粉，与步骤(bl)得到的包裹有玻璃粉外层、松香外层的立方氮化硼混勻，使铝粉包裹在立方氮化硼的玻璃粉外层。较好地，所述步骤(b)中，玻璃粉、铝粉为观纩320目；以质量比计，玻璃粉铝粉 松香外层包裹的立方氮化硼=(0. 02 0. 07) (0. 30 0· 90) :1. 00。
3
步骤(C)的具体过程如下
(Cl)、将步骤(b)得到的包裹有铝粉外层、玻璃粉外层、松香外层的立方氮化硼于 70(T80(TC下烧结保温广4h ；
(c2)、冷却至室温，取出样品，过筛，即得铝-玻璃涂覆立方氮化硼。较好地，所述步骤(c)中，过80 100目筛。本发明所用玻璃粉在使用前经过预处理，其具体过程为将玻璃粉干磨后，在 120(ri40(rc下熔融广3h，常温水淬冷，干燥，再经破碎并干磨，过筛。玻璃粉预处理中过沘0 320目筛，干燥温度为4(T80°C。本发明的有益效果主要在于
1、这种利用干粉分层包裹法制备的立方氮化硼改性磨料，其表面存在铝-玻璃复合涂层，由于中间玻璃涂层的存在，外层铝在立方氮化硼表面熔化并存在一定程度的铺展现象， 且涂层与立方氮化硼基体结合紧密，磨料表面形成一种特殊的粗糙形态；
2、经改性后的立方氮化硼磨料在单颗粒抗压强度、冲击韧性及热稳定性方面性能提
尚；
3、由于铝涂层在涂覆过程中发生氧化生成氧化铝，在制备陶瓷结合剂工具时，磨料与陶瓷结合剂有良好的润湿性，可显著增加陶瓷磨具的使用寿命；
4、本发明方法一“干粉分层包裹法”工艺简单、可控，设备简单，易于实现工业化生产；
5、制备过程中除使用少量乙醇外不涉及任何有毒试剂，整个工艺路线安全、绿色，符合环保与可持续发展战略。
图1为本发明的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼(烧结前)局部剖面结构示意图，其中，1--立方氮化硼，2--松香外层，3-玻璃粉外层，4-铝粉外层；
图2为实施例1制备的铝-玻璃涂覆立方氮化硼的扫描电镜(SEM)图； 图3为实施例1制备的的铝-玻璃涂覆立方氮化硼的X射线衍射图谱； 图4为不同铝添加量制备的铝-玻璃涂覆立方氮化硼的单颗粒抗压强度值及冲击韧性值对比图5为冲击后铝-玻璃涂覆立方氮化硼的扫描电镜(SEM)图； 图6为实施例1制备的铝-玻璃涂覆立方氮化硼作热稳定性时磨料差热热重分析 (DTA-TG)曲线；
图7为未经涂覆处理的立方氮化硼作热稳定性时磨料差热热重分析(DTA-TG)曲线； 图8为陶瓷结合剂工具断口的扫描电镜(SEM)图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。实施例1
干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，步骤如下 步骤(a)，在立方氮化硼表面包裹松香外层，其具体过程为(al)、将松香10g、乙醇(分析纯，以下类同)12ml放在瓶内，使松香完全溶解，制备松香的乙醇溶液；
(a2)、将立方氮化硼(简称cBN)用上述松香的乙醇溶液以200cts :12ml的配比充分搅拌均勻后摊开放入敞口容器内，放入烘箱中常温鼓风干燥，直至乙醇挥发完全，松香发干变硬，然后过100目筛，筛下物即为分散均勻的松香外层包裹的立方氮化硼(简称s-cBN)；其中，cBN为120目，松香为300目；
步骤(b)，将s-cBN依次与玻璃粉、铝粉混合，使松香外层依次包裹玻璃粉及铝粉，其具体过程为
(bl)、取玻璃粉，与s-cBN混勻，使玻璃粉包裹在cBN的松香外层，此时得到玻璃粉外层、松香外层包裹的cBN ；
化2)、取铝粉，与步骤(bl)得到的包裹有玻璃粉外层、松香外层的cBN混勻，使铝粉包裹在cBN的玻璃粉外层，此时得到铝粉外层、玻璃粉外层、松香外层包裹的cBN ；
其中，所用玻璃粉在使用前经过预处理，经预处理后玻璃粉的化学成分如表1所示，其具体过程为将玻璃粉干磨4h后，在1250°C下熔融池，常温水淬冷，60°C干燥，再经破碎并干磨4h，过300目筛；铝粉为300目；以质量比计，玻璃粉铝粉松香外层包裹的立方氮化硼=0. 05 0. 6 1. 00 ；
权利要求
1.干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于步骤如下(a)、在立方氮化硼表面包裹松香外层；(b)、然后依次与玻璃粉、铝粉混合；(c)、最后烧结，即得立方氮化硼表面包裹铝-玻璃复合涂层。
2.如权利要求1所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于步骤(a)的具体过程如下(al)、将松香溶解于乙醇中，制备松香的乙醇溶液；(a2)、将立方氮化硼与松香的乙醇溶液混勻后，常温干燥，然后过筛，筛下物为松香外层包裹的立方氮化硼。
3.如权利要求2所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于立方氮化硼为12(Γ140目，松香为20(Γ300目；所述松香、立方氮化硼、乙醇的质量体积配比为松香8 12g、立方氮化硼18(T280ctS、乙醇12ml ；过80 100目筛。
4.如权利要求1所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于步骤(b)的具体过程如下(bl)、取玻璃粉，与步骤(a)得到的松香外层包裹的立方氮化硼混勻，使玻璃粉包裹在立方氮化硼的松香外层；化2)、取铝粉，与步骤(bl)得到的包裹有玻璃粉外层、松香外层的立方氮化硼混勻，使铝粉包裹在立方氮化硼的玻璃粉外层。
5.如权利要求4所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于玻璃粉、铝粉为观0 320目；以质量比计，玻璃粉铝粉松香外层包裹的立方氮化硼 =(0. 02 0. 07) (0. 30 0· 90) 1. 00。
6.如权利要求1所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于步骤(c)的具体过程如下(Cl)、将步骤(b)得到的包裹有铝粉外层、玻璃粉外层、松香外层的立方氮化硼于 70(T80(TC下烧结保温广4h ；(c2)、冷却至室温，取出样品，过筛，即得铝-玻璃涂覆立方氮化硼。
7.如权利要求6所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于过8(Γ100目筛。
8.如权利要求广7之任意一项所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于所用玻璃粉在使用前经过预处理，其具体过程为将玻璃粉干磨后，在 120(Tl4()(rC下熔融广3h，常温水淬冷，干燥，再经破碎并干磨，过筛。
9.如权利要求8所述的干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺，其特征在于玻璃粉预处理中过观0 320目筛，干燥温度为4(T80°C。
全文摘要
本发明公开了一种干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺。在立方氮化硼表面包裹松香外层，然后依次与玻璃粉、铝粉混合，最后烧结，即得立方氮化硼表面包裹铝-玻璃复合涂层。本发明干粉分层包裹法制备的立方氮化硼改性磨料，其表面存在铝-玻璃复合涂层，由于中间玻璃涂层的存在，外层铝在立方氮化硼表面熔化并存在一定程度的铺展现象，且涂层与立方氮化硼基体结合紧密，磨料表面形成一种特殊的粗糙形态；经改性后的立方氮化硼磨料在单颗粒抗压强度、冲击韧性及热稳定性方面性能提高；由于铝涂层在涂覆过程中发生氧化生成氧化铝，在制备陶瓷结合剂工具时，磨料与陶瓷结合剂有良好的润湿性，可显著增加陶瓷磨具的使用寿命。
文档编号C09K3/14GK102417809SQ201110210500
公开日2012年4月18日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者卢红霞, 张昕, 张锐, 李剑, 杨道媛, 王海龙, 范冰冰, 许红亮, 郭焕焕, 陈德良 申请人:郑州大学