一种金属铝包覆立方氮化硼及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属铝包覆立方氮化硼及其制备方法，属于超硬材料技术领域。本发明专利技术中金属铝包覆立方氮化硼包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；该硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，金属铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。本发明专利技术在立方氮化硼表面修饰硅氧粘结层，以硅氧粘结层作为连接中介，实现铝粉在立方氮化硼粉体表面的粘附。实施例结果表明，本发明专利技术成功实现了铝在立方氮化硼粉体的包覆，得到了金属铝包覆立方氮化硼。

A Cubic Boron Nitride Coated with Aluminum and Its Preparation Method

The invention provides a cubic boron nitride coated with metal aluminium and a preparation method thereof, belonging to the technical field of superhard materials. The cubic boron nitride coated by metal aluminium includes cubic boron nitride core, silica-oxygen bonding layer and aluminium cladding layer; the silica-oxygen bonding layer is bonded to the surface of cubic boron nitride core, and the aluminium-metal cladding layer is bonded to the surface of silica-oxygen bonding layer. The invention modifies the silica-oxygen bonding layer on the surface of cubic boron nitride, and uses the silica-oxygen bonding layer as the bonding medium to realize the adhesion of aluminium powder on the surface of cubic boron nitride powder. The results of the embodiment show that the invention successfully realizes the coating of aluminum on cubic boron nitride powder, and obtains the cubic boron nitride coated by metal aluminum.

【技术实现步骤摘要】
一种金属铝包覆立方氮化硼及其制备方法
本专利技术属于超硬材料
，具体涉及一种金属铝包覆立方氮化硼及其制备方法。
技术介绍
立方氮化硼具有仅次于金刚石的高硬度，还具有优异的热稳定性和化学惰性，是用于制备超硬材料的一种重要原料。但是立方氮化硼粉体因为自身的相互键合性能差，不易直接烧结成大型烧结体；目前，工业界所使用的均是含有粘结剂的聚晶立方氮化硼，需通过粘结剂和立方氮化硼在高温高压条件下反应才得以结合构成大型烧结体，常用的粘结剂有金属钛粉和金属铝粉等。现有制备方式不仅条件苛刻，并且，由于同样性质的粉体颗粒易于聚集成团，导致烧结体组分不均匀，在烧结过程中粉体颗粒偏聚严重，使得聚晶材料的微观结构不均匀，超硬材料性能差；尤其，由于氮化硼和熔融后的液态铝不润湿，通过常规手段无法使两者连接在一起，难以实现金属铝对立方氮化硼的包覆，限制立方氮化硼的应用。而高性能材料要求成分和微观相组织结构高度均匀，尤其是聚晶立方氮化硼超硬材料在应用时，要求结合剂和立方氮化硼在微观下组织结构高度均匀，两种成分具有越高的接触面积越好。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种金属铝包覆立方氮化硼，本专利技术提供的金属铝包覆立方氮化硼组织结构均匀，实现金属铝对立方氮化硼的有效包覆，二者接触面积高，且不存在粉体团聚问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种金属铝包覆立方氮化硼，包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；所述硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，所述铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。优选的，以质量百分含量计，所述金属铝包覆立方氮化硼包括60～98.8％立方氮化硼核体、0.2～20％硅氧粘结层和1～20％铝包覆层。优选的，以质量百分含量计，所述金属铝包覆立方氮化硼包括62.5～98.5％立方氮化硼核体、0.5～18％硅氧粘结层和1～19.5％铝包覆层。优选的，所述金属铝包覆立方氮化硼为粉体，所述金属铝包覆立方氮化硼的粒径≥0.1μm。优选的，所述金属铝包覆立方氮化硼的粒径为1～10μm。本专利技术还提供了上述技术方案所述的金属铝包覆立方氮化硼的制备方法，包括以下步骤：(1)将立方氮化硼粉体的悬浊液与有机溶剂、碱和有机硅源混合，进行修饰改性，在立方氮化硼表面形成硅氧层，得到改性立方氮化硼粉；(2)将所述改性立方氮化硼粉与铝粉、氯化盐混合，进行熔融后冷却，得到金属铝包覆立方氮化硼。本专利技术提供了一种金属铝包覆立方氮化硼，包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；该硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。本专利技术在立方氮化硼表面修饰硅氧粘结层，以硅氧粘结层作为连接中介，实现铝粉在立方氮化硼粉体表面的粘附。实施例结果表明，本专利技术成功实现了铝在立方氮化硼粉体的包覆，得到了金属铝包覆立方氮化硼。附图说明图1为本专利技术铝包覆立方氮化硼的结构示意图；其中，1-铝包覆层，2-表面修饰有硅氧的立方氮化硼内核；图2为实施例1中未经过处理的立方氮化硼粉体原料的SEM图；图3为实施例1中经过修饰硅氧层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图4为实施例2中经过修饰硅氧层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图5为实施例3中经过修饰硅氧层后的立方氮化硼粉体的TEM图；图6为实施例1中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图7为实施例2中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图8为实施例3中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图9为实施例4中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的SEM图；图10为实施例2步骤(2)处理后粉体的透射电子显微图；图11为实施例2步骤(2)处理后粉体的透射电子显微图；图12为实施例1中未经过处理的立方氮化硼粉体原料的XRD图；图13为实施例1中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的XRD图；图14为实施例1中未经过处理的立方氮化硼粉体原料的元素能谱检测结果；图15为实施例1中形成铝包覆层后的立方氮化硼粉体的元素能谱检测结果；图16为对比例1传统机械混合法得到的混合粉体的SEM图；图17为对比例1传统机械混合法得到的混合粉体的SEM图；图18～20为对比例2得到的混合粉体在不同倍率下的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种金属铝包覆立方氮化硼，包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；所述硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，所述铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。在本专利技术中，以质量百分含量计，所述金属铝包覆立方氮化硼优选包括60～98.8％立方氮化硼核体、0.2～20％硅氧粘结层和1～20％铝包覆层(金属铝包覆层)，进一步优选包括62.5～98.5％立方氮化硼核体、0.5～18％硅氧粘结层和1～19.5％铝包覆层，进一步的，所述金属铝包覆立方氮化硼中立方氮化硼的质量百分含量优选为62.5～98.5％，更优选为65～95％；所述金属铝包覆立方氮化硼中硅氧粘结层的质量百分含量优选为0.5～15％，更优选为1～13.5％；所述金属铝包覆立方氮化硼中铝包覆层的质量百分含量优选为1～18.5％，更优选为2.5～15.5％。在本专利技术中，所述金属铝包覆立方氮化硼为粉体，所述金属铝包覆立方氮化硼的粒径优选≥0.1μm，进一步优选为1～10μm。本专利技术得到的铝包覆立方氮化硼的结构示意图如图1所示，其中1为铝包覆层，2为表面修饰有硅氧粘结层的立方氮化硼内核。本专利技术还提供了上述技术方案所述的金属铝包覆立方氮化硼的制备方法，包括以下步骤：(1)将立方氮化硼粉体的悬浊液与有机溶剂、碱和有机硅源混合，进行修饰改性，在立方氮化硼表面形成硅氧层，得到改性立方氮化硼粉；(2)将所述改性立方氮化硼粉与铝粉、氯化盐混合，进行熔融后冷却，得到金属铝包覆立方氮化硼。在本专利技术中，如无特殊说明，所用到的原料为本领域技术人员所熟知的市售商品。本专利技术将立方氮化硼粉体的悬浊液与有机溶剂、碱和有机硅源混合，进行修饰改性，在立方氮化硼表面形成硅氧层，得到改性立方氮化硼粉。在本专利技术中，所述立方氮化硼粉体优选为羟基化氮化硼粉体；所述羟基化氮化硼的制备优选为：将立方氮化硼粉体原料和改性剂混合，进行表面羟基化，得到羟基化氮化硼粉体。在本专利技术中，所述立方氮化硼粉体原料的粒径优选为1～10μm，进一步优选为2～8μm；所述改性剂为浓硫酸和双氧水的混合物、浓硝酸或王水。在本专利技术中，所述浓硫酸和双氧水的混合物中浓硫酸和双氧水的体积比优选为(70～75)：(25～30)，进一步优选为(72～75)：(25～28)；所述浓硫酸的质量浓度优选为96～98％，双氧水的质量浓度优选为25～30％。在本专利技术中，所述浓硝酸的质量浓度优选为35～69％，进一步优选为40～65％，更优选为50～60％。在本专利技术的实施例中，所述浓硫酸和双氧水的混合物以食人鱼洗液的市售商品提供。本专利技术对所述立方氮化硼粉体原料和改性剂的混合方式没有特殊要求，以能实现改性剂在立方氮化硼粉体表面的停留即可。在本专利技术中，所述表面羟基化的时间优选在10min以上，进一步优选为15～30min。本专利技术优选采用改性剂对立方氮化硼粉体进行清洗，进行表面羟基化，得到羟基化氮化硼。本专利技术对所述立方氮化硼粉体原料和改性剂的用量没有特殊要求，采用任意比例均可；在本专利技术的实施例中，所述立方氮化硼粉体的质量约为改性剂质量的10％。本专利技术将立方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属铝包覆立方氮化硼，包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；所述硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，所述铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。

【技术特征摘要】
1.一种金属铝包覆立方氮化硼，包括立方氮化硼核体、硅氧粘结层和铝包覆层；所述硅氧粘结层结合在立方氮化硼核体表面，所述铝包覆层粘附于硅氧粘结层表面。2.根据权利要求1所述的金属铝包覆立方氮化硼，其特征在于，以质量百分含量计，所述金属铝包覆立方氮化硼包括60～98.8％立方氮化硼核体、0.2～20％硅氧粘结层和1～20％铝包覆层。3.根据权利要求1或2所述的金属铝包覆立方氮化硼，其特征在于，以质量百分含量计，所述金属铝包覆立方氮化硼包括62.5～98.5％立方氮化硼核体、0.5～18％硅氧粘结层和1～19.5％铝包覆层。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴一，姜铸峰，邹正光，龙飞，王吉林，武晓鹂，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45