CN112279223B - 一种细化h-BN粉体的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种细化h‑BN粉体的制备工艺，在高能球磨的基础上采用硬质颗粒c‑BN切削h‑BN晶粒的方式来细化微米级h‑BN粉体，而c‑BN在高温热压的环境下会转变为h‑BN，进而获得致密度高的h‑BN陶瓷。属于高温结构功能一体化陶瓷的技术领域，可适用于雷达的传递窗、天线罩材料、高温金属熔炼坩埚、热电偶保护管、散热片、核反应堆的结构材料等。本方法制备工艺简单，制备环境要求较低，可实现大规模产业化生产，能够达到高新技术领域的严格要求，具有更为广泛的用途。

Description

一种细化h-BN粉体的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种细化h-BN粉体的制备工艺，属于高温结构功能一体化陶瓷的技术领域，可适用于雷达的传递窗、天线罩材料、高温金属熔炼坩埚、热电偶保护管、散热片、核反应堆的结构材料等。
背景技术
h-BN陶瓷的制备方法主要是采用h-BN粉体，通过高温烧结形成h-BN陶瓷。由于 h-BN 是一种强共价键化合物，其固相扩散系数低，并且其独特的片层结构在烧结过程中易形成卡片房式结构，因此烧结性能很差，难以获得致密度高的陶瓷。
h-BN粉体的粒径是影响陶瓷致密度的重要因素之一，h-BN粉体粒度越小，比表面积越大，烧结活性越高。细化h-BN粉体粒度，有利于提高h-BN陶瓷致密度。
一般来说，通过化学合成、化学剥离等方法细化氮化硼粉体适用于实验室，并不适用于工业化生产的需要。由于h-BN是一种具有类似石墨结层状结构的材料，传统的机械球磨法并不能有效地细化氮化硼粉体粒度，使得研磨效率大大降低。另外，长时间的研磨容易使氮化硼粉体受热氧化，生成氧化硼，大大影响了氮化硼陶瓷的高温性能。
为了获得纳米级h-BN粉体，本发明在高能球磨的基础上采用硬质颗粒c-BN切削h-BN晶粒的方式来细化微米级h-BN粉体，而c-BN在高温热压的环境下会转变为h-BN，进而获得致密度高的h-BN陶瓷。本方法制备工艺简单，制备环境要求较低，可实现大规模产业化生产，能够达到高新技术领域的严格要求，具有更为广泛的用途。
发明内容
本发明的目的是选用工业级h-BN粉体为原料，在高能球磨的基础上采用硬质颗粒c-BN切削h-BN晶粒的方式来细化微米级h-BN粉体，而c-BN在高温热压的环境下会转变为h-BN，进而获得致密度高的h-BN陶瓷。此方法通过细化h-BN晶粒尺寸，提高了陶瓷材料烧结性能，再加上反应生成h-BN,获得致密度高、强度高的h-BN陶瓷。h-BN晶粒表现为片层状，因此传统的球磨工艺对h-BN粉体细化的球磨效率非常低。本发明在传统球磨工艺的基础上添加不同方向的剪切力，并通过硬质颗粒c-BN、氧化锆球的级配和自身的重力共同作用在h-BN粉体上，为h-BN粉体细化提供了动力。该方法对原料要求简单，且危险性小，可大量制备。该方法六方氮化硼为原料，通过高能球磨生成纳米级h-BN粉体，进而提高了h-BN陶瓷的致密度。
本发明所采用的技术方案是：一种细化h-BN粉体的制备工艺，包括如下步骤：
1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的c-BN粉体、适量的氧化锆球置于球磨罐中；
2）在球磨罐中加入适量的六偏磷酸钠作为分散剂，并对球磨罐进行真空处理，并冲入保护气体；
3）将上述球磨罐置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为1-36 h，取出，干燥；
4）将干燥后的样品做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径小于500 nm。
进一步的，步骤1）所述的市场上购买来的h-BN粉体平均粒径为3-10 um，并在球磨罐中加入平均粒径为1-15 um c-BN粉体。
进一步的，步骤1）所述的氧化锆球是按照一定的级配设定的，其中大球的直径为8-12 mm,中球的直径为4-8 mm，小球的直径为1-4 mm。大中小球所占的比例为5：3：2，球料比为3：1-10：1。
进一步的，步骤2）所述的球磨机为高能球磨机，球磨机转速为700-1700 r/min，球磨时间为1-36 h，其中，每次球磨时间为1-3 h，球磨间隔时间为0.5-3h。
进一步的，步骤3）所述的干燥是采用烘箱进行干燥，干燥温度为50-150℃，干燥时间为4-8 h，干燥后的h-BN粉体的粒径小于500 nm。
本发明的有益效果是：选用工业级h-BN粉体为原料，在高能球磨的基础上采用硬质颗粒c-BN切削h-BN晶粒的方式来细化h-BN粉体，使得h-BN粉体的粒径小于500 nm。而c-BN在高温热压的环境下会转变为h-BN，进而获得致密度高的h-BN陶瓷。h-BN晶粒表现为片层状，因此传统的球磨工艺对h-BN粉体细化的球磨效率非常低。本发明在传统球磨工艺的基础上添加不同方向的剪切力，并通过硬质颗粒c-BN、氧化锆球的级配和自身的重力共同作用在h-BN粉体上，为h-BN粉体细化提供了动力。该方法对原料要求简单，且危险性小，可大量制备。该方法六方氮化硼为原料，通过高能球磨生成纳米级h-BN粉体，进而提高了h-BN陶瓷的致密度。
附图说明
图1：高能球磨机原理示意图。
图2：h-BN晶体结构示意图。
图3：h-BN粉体粒度与球磨时间关系图。
图4：h-BN粉体XRD图谱：a)h-BN原料；b)球磨4h后h-BN。
图5：h-BN粉体SEM图：a)h-BN原料；b)干法球磨4h后h-BN。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明细化h-BN粉体制备方法进行详细描述。
实施例1
一种细化h-BN粉体的制备工艺，包括如下步骤：
1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的氧化锆球、一定量的c-BN和研磨介质置于球磨罐中。其中h-BN粉体的平均粒径为3.5um，球料比为5：1，研磨介质为空气；
2）将所述原料置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为10 h，其中每球磨1h需要停止0.5 h，球磨速度为1440 r/min；
3） 球磨完成后，取出，放入烘箱进行干燥处理，烘箱温度为80 ℃，干燥时间为4h；
4）将干燥后的样品取出，做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径约为300 nm。
实施例2
一种细化h-BN粉体的制备工艺，包括如下步骤：
1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的氧化锆球和研磨介质置于球磨罐中。其中h-BN粉体的平均粒径为3.5um，球料比为5：1，研磨介质为有机溶剂正己烷；
2）将所述原料置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为10 h，其中每球磨1h需要停止0.5 h，球磨速度为1440 r/min；
3）球磨完成后，取出，放入烘箱进行干燥处理，烘箱温度为60 ℃，干燥时间为8 h；
4）将干燥后的样品取出，做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径约为500 nm。
实施例3
一种细化h-BN粉体的制备工艺，包括如下步骤：
1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的氧化锆球和研磨介质置于球磨罐中。其中h-BN粉体的平均粒径为5 um，球料比为10：1，研磨介质为有机溶剂正己烷；
2）将所述原料置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为10 h，其中每球磨1h需要停止0.5 h，球磨速度为1440 r/min；
3）球磨完成后，取出，放入烘箱进行干燥处理，烘箱温度为60 ℃，干燥时间为8 h；
4）将干燥后的样品取出，做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径约为500 nm。
综上，本发明公开了一种细化h-BN粉体的制备工艺，包括如下步骤：1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的氧化锆球和研磨介质置于球磨罐中； 2）将所述原料置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为1-36 h；3）球磨完成后，取出，干燥；4）将干燥后的样品做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径小于500 nm。该制备方法简单，性价比高，获得的纳米级h-BN粉体性能较好，可大规模制备。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种细化h-BN粉体的制备工艺，其特征在于，包括如下实验步骤：
1）将从市场上购买来的h-BN粉体、适量的c-BN粉体、适量的氧化锆球置于球磨罐中；2）在球磨罐中加入适量的六偏磷酸钠作为分散剂，并对球磨罐进行真空处理，并冲入保护气体；3)将上述球磨罐置于高能球磨机中对其进行球磨，球磨时间为1-36 h，取出，干燥；4）将干燥后的样品做扫描电镜，发现得到h-BN粉体的粒径小于500 nm。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤1）所述的市场上购买来的h-BN粉体平均粒径为3-10μm，并在球磨罐中加入平均粒径为1-15μm c-BN粉体。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤1）所述的氧化锆球是按照一定的级配设定的，其中大球的直径为8-12 mm，中球的直径为4-8mm，小球的直径为1-4mm，大中小球所占的比例为5：3：2，球料比为3：1-10：1。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤3）所述的高能球磨机转速为700-1700 r/min，球磨时间为1-36 h，其中，每次球磨时间为1-3 h，球磨间隔时间为0.5-3 h。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，步骤3）所述的干燥是采用烘箱进行干燥，干燥温度为50-150℃，干燥时间为4-8 h，干燥后的h-BN粉体的粒径小于500 nm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113800482A (zh) * 2021-09-28 2021-12-17 潍坊春丰新材料科技有限公司 一种用于喷涂领域的纳米级氮化硼粉及其制作工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019411A (ja) * 1999-06-30 2001-01-23 Showa Denko Kk 立方晶窒化ホウ素基複合粒子
CN101088677A (zh) * 2007-07-19 2007-12-19 昆明理工大学 一种金属纳米体材料的制备方法
CN104086176A (zh) * 2013-08-30 2014-10-08 常州凡登特种材料技术有限公司 均匀复合的球状陶瓷颗粒及其制备方法
CN109680181A (zh) * 2019-01-11 2019-04-26 商洛学院 一种TiX陶瓷颗粒细化纯铝的方法
CN111848179A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 山东理工大学 一种可在超高温环境中使用的高强度氮化硼陶瓷的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019411A (ja) * 1999-06-30 2001-01-23 Showa Denko Kk 立方晶窒化ホウ素基複合粒子
CN101088677A (zh) * 2007-07-19 2007-12-19 昆明理工大学 一种金属纳米体材料的制备方法
CN104086176A (zh) * 2013-08-30 2014-10-08 常州凡登特种材料技术有限公司 均匀复合的球状陶瓷颗粒及其制备方法
CN109680181A (zh) * 2019-01-11 2019-04-26 商洛学院 一种TiX陶瓷颗粒细化纯铝的方法
CN111848179A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 山东理工大学 一种可在超高温环境中使用的高强度氮化硼陶瓷的制备方法

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