一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米g‑C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，属于纳米复合材料和机械加工领域。具体制备方法的步骤为：制备g‑C3N4并将其纳米化；提供CaO‑Na2O‑B2O3‑Al2O3‑SiO2基础陶瓷结合剂粉末；将制备的纳米g‑C3N4按0.05%~1wt%与基础陶瓷结合剂均匀分散，制得纳米g‑C3N4添加的陶瓷结合剂。由于普通陶瓷结合剂具有烧结温度高，磨削热量大，限制了陶瓷磨具的发展。本发明专利技术通过纳米g‑C3N4的添加降低了陶瓷结合剂的烧结温度，并且将该新型纳米陶瓷结合剂应用于普通陶瓷磨具或超硬材料陶瓷磨具的制备，能够使磨具还具有一定的自润滑作用，可以降低磨削温度、提高磨具耐用度和工件加工精度，从而拓展陶瓷磨具在磨削加工领域的应用范围。

A preparation method of nano g-C3N4 with ceramic binder

The invention provides a preparation method of nano g C3N4 adding ceramic binder, which belongs to the field of nano composite materials and mechanical processing. The steps of preparation are as follows: preparing g_C3N4 and nanocrystallizing it; providing CaO_Na2O_B2O3_Al2O3_SiO2 basic ceramic bond powder; uniformly dispersing the prepared nano g_C3N4 with basic ceramic bond at 0.05%~1wt% to prepare nano g_C3N4 added ceramic bond. Because of the high sintering temperature and high grinding heat of ordinary ceramic bonds, the development of ceramic abrasives is limited. The invention reduces the sintering temperature of the ceramic bond by adding nano g_C3N4, and applies the new nano ceramic bond to the preparation of common ceramic abrasives or ceramic abrasives with superhard materials, which can also make the abrasives have a certain self-lubricating effect, reduce the grinding temperature, improve the durability of the abrasives and the processing accuracy of the workpiece, thereby expanding the ceramic abrasives in grinding process. Scope of application in the field.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法
本专利技术属于纳米复合材料和机械加工领域，特别涉及一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法及应用。
技术介绍
随着现代工业的发展，对于磨削加工在高速、高效、高精领域的要求越来越高，陶瓷结合剂以其自锐性好、把持力强以及硬度高等独特的优势，在工业加工中起着至关重要的作用。陶瓷磨具的性能主要取决于陶瓷结合剂，在磨削加工中，由于陶瓷磨具所产生的磨削热多，会造成砂轮的损耗量大、工具表面粗糙度提高以及工件烧伤等问题,严重制约陶瓷磨具在超高速、超精密和高效磨削等方面的应用，因此，开发一种新型陶瓷结合剂是未来陶瓷磨具涉及的关键研究方向之一。关于添加纳米氧化物或碳化物来改善陶瓷结合剂的性能的报道较多，而对于氮化物的添加的研究甚少。本专利技术通过纳米g-C3N4添加制备一种新型纳米陶瓷结合剂，由于g-C3N4的特殊的层状结构，可望大大提高陶瓷磨具的耐磨性和润滑性，从而显著延长陶瓷磨具的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术根据传统陶瓷结合剂的缺陷，制备了纳米g-C3N4和基础陶瓷结合剂，并将纳米g-C3N4与基础陶瓷结合剂按一定比例均匀混合，得到纳米g-C3N4添加的陶瓷结合剂，为开发自润滑磨具提供思路。具体的，本专利技术提供了一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法及应用，实施步骤如下：S1：制备g-C3N4并将其纳米化；S2：制备CaO-Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂粉末；S3：将S1制备的纳米g-C3N4按0.05~1wt%的添加量与基础陶瓷结合剂充分混合、分散均匀，干燥后制得纳米g-C3N4添加的陶瓷结合剂。优选地，制备所述g-C3N4所用的原料为尿素、硫脲、或三聚氰胺.优选地，S1中g-C3N4的制备并将其纳米化的具体步骤为：S11:称取一定量的尿素（或硫脲，或三聚氰胺），将尿素（或硫脲，或三聚氰胺）于马弗炉中480～550℃热处理2～3h，得到淡黄色的g-C3N4粉体；S12:按照固液比0.1~2:50（g：ml）的比例，分别量取g-C3N4粉体和无水乙醇，充分超声剥离2h，得到纳米g-C3N4悬浮液；优选地，S2所述CaO-Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂粉末的制备过程为：按照质量比5:16:22:7:50的比例，分别称取碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅，备用；将所述碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅混合均匀后，压制成块体，将所述块体在玻璃熔炼炉中1400℃下熔融3h，然后经水淬和干燥后，使用快速研磨机将玻璃料研磨至400目即可得到CaO-Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂粉末。优选地，S3的具体步骤为：按照基础陶瓷结合剂与g-C3N4质量比为100:0.05~1的比例，将基础陶瓷结合剂缓慢加入到纳米g-C3N4悬浮液中，并进行超声和剧烈机械搅拌，使之充分混合分散均匀，在60~80℃下干燥3~5h得到纳米陶瓷结合剂。本专利技术还提供了一种g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，由上述任一方法制备获得。优选地，本专利技术提供的一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂，作为普通磨具陶瓷结合剂的应用。优选地，本专利技术提供的一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂，作为超硬磨具陶瓷结合剂的应用。本专利技术的技术方案具有如下有益效果：本专利技术首先制备了g-C3N4并通过超声剥离的方法使其纳米化，然后烧制出陶瓷结合剂粉末，最后再实现纳米g-C3N4在纳米陶瓷结合剂中的添加，首次制备出纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂。通过充分发挥纳米g-C3N4的独特优势，在降低陶瓷结合剂烧结温度的同时实现了陶瓷磨具的自润滑。改善了砂轮的磨耗量大、磨削精度偏低等问题，显著降低了超高速磨削时产生的高温，防止工件烧伤，为陶瓷磨具在超高速、超精密和高效磨削等方面的应用提供了技术支持。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，本领域技术人员应该明了实施例是为了更好地理解本专利技术的技术方案，能予以实施，不应视为对本专利技术的限定。本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。下列实施例中如无特别说明所采用的方法均为常规方法，所采用的原料均为市售分析纯原料。均不作为对本专利技术的限定，本
的技术人员还可以根据对现有技术的掌握及本专利技术的记载，使用相似的方法，设备，材料来重复实施本专利技术。一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：S1：制备g-C3N4并将其纳米化；S2：制备CaO-Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂粉末；S3：将S1制备的纳米g-C3N4按0.05~1wt%的添加量与基础陶瓷结合剂充分混合、分散均匀，干燥后制得纳米g-C3N4添加的陶瓷结合剂。下面就本专利技术的技术方案进行具体的举例说明。实施例1一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤为：称取10g三聚氰胺于氧化铝坩埚中,将坩埚放入马弗炉内,在没有保护气体条件下以5℃/min的升温速率加热到500℃保温3h,自然冷却到室温后得到黄色g-C3N4粉体。将g-C3N4与无水乙醇按照固液比为1：100（g：ml）进行溶解后，充分超声剥离2h制得纳米g-C3N4的乙醇悬浮液；按照质量比5:16:22:7:50的比例，分别称取碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅，机械搅拌混合均匀，压成块状，置于高温熔炉中，加热到1400℃下熔融保温3h，进行水淬急冷，干燥处理后，使用快速研磨机将玻璃料研磨至400目制得基础陶瓷结合剂粉末；将所述的基础陶瓷结合剂粉末在室温下按g-C3N4添加量为0.4wt%加入到上述所制纳米g-C3N4悬浮液中，继续超声搅拌混合均匀，在80℃下干燥5h，制得纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂。实施例2一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤为：称取10g的硫脲放入氧化铝坩埚中，在马弗炉内以5℃/min的加热速率加热至550℃保温3h。经过自然冷却到冷却到室温，制得黄色g-C3N4粉体；将g-C3N4与无水乙醇按照固液比为1：100（g：ml）进行溶解后，充分超声剥离2h制得纳米g-C3N4的乙醇悬浮液；按照质量比5:16:22:7:50的比例，分别称取碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅，混合均匀，压成块状，在高温熔炉中1400℃下熔融3h，然后经水淬和干燥后，使用快速研磨机将玻璃料研磨至400目得到基础陶瓷结合剂粉末。按照g-C3N4添加量为0.5wt%将基础陶瓷结合剂粉末与纳米g-C3N4悬浮液进行混合，在超声和剧烈机械搅拌下进行使混合更加充分，在80℃下干燥5h，制得纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂。实施例3一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，具体步骤为：称量10g尿素，放入氧化铝坩埚中，在马弗炉中加热至520℃保温3h，加热速率为5℃/min。通过自然冷却的方式冷却到室温后，得到黄色的g-C3N4粉体；将g-C3N4与无水乙醇按照固液比为1：100（g：ml）进行溶解后，充分超声剥离2h制得纳米g-C3N4的乙醇悬浮液；按照质量比5:16:22:7:50的比例，分别称取碳酸钙、碳酸钠、硼酸、氢氧化铝和二氧化硅，充分混合均匀，压成块状，在高温熔炉中以1400℃的高温下熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米g‑C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于，具体实施步骤如下：S1：制备g‑C3N4并将其纳米化；S2：制备CaO‑Na2O‑B2O3‑Al2O3‑SiO2基础陶瓷结合剂粉末；S3：将S1制备的纳米g‑C3N4按0.05~1wt%的添加量与基础陶瓷结合剂充分混合、分散均匀，干燥后制得纳米g‑C3N4添加的陶瓷结合剂。

【技术特征摘要】
1.一种纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于，具体实施步骤如下：S1：制备g-C3N4并将其纳米化；S2：制备CaO-Na2O-B2O3-Al2O3-SiO2基础陶瓷结合剂粉末；S3：将S1制备的纳米g-C3N4按0.05~1wt%的添加量与基础陶瓷结合剂充分混合、分散均匀，干燥后制得纳米g-C3N4添加的陶瓷结合剂。2.根据权利要求1所述的纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于，制备所述g-C3N4所用的原料为尿素、硫脲、或三聚氰胺。3.根据权利要求2所述的纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于，S1的具体步骤为：S11：称取一定量的尿素（或硫脲，或三聚氰胺），将尿素（或硫脲，或三聚氰胺）于马弗炉中480～550℃热处理2～3h，得到淡黄色的g-C3N4粉体；S12:按照固液比:0.1~2:50（g：ml）的比例，分别量取g-C3N4粉体和无水乙醇，充分超声剥离2h~8h，得到纳米g-C3N4悬浮液。4.根据权利要求3所述的纳米g-C3N4添加陶瓷结合剂的制备方法，其特征在于，S2所述CaO-Na2O-B2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世凯，贾昆仑，陈双辉，王韶川，董航，王世杰，田颖，王洁，殷亿行，孙亚光，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41