立方氮化硼粉體的表面改性修飾與包核結(jié)構(gòu)制備的研究.pdf

1、立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）硬度僅次于金剛石，在超硬材料中占有重要的一席之地，但是由于 cBN在沒(méi)有結(jié)合劑的作用下僅僅依靠自身的鍵合性能其很難形成大的燒結(jié)體，目前工業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的，是由立方氮化硼顆粒和按照一定比例組成的粘結(jié)劑在高溫高壓條件下燒結(jié)而成聚晶立方氮化硼（簡(jiǎn)稱(chēng)PCBN，Polycrystalline Cubic Boron Nitride)材料。其中，粘結(jié)劑的情況對(duì)PCBN材料的性能起著重要的作用。

2、目前，學(xué)界對(duì)于粘結(jié)劑改進(jìn)的研究，多集中在粘結(jié)劑本身在燒結(jié)中表現(xiàn)出來(lái)的化學(xué)性質(zhì)以及粘結(jié)劑的加入量這兩個(gè)方面，而對(duì)改善粘結(jié)劑在微觀相組織結(jié)構(gòu)中的分布形態(tài)，缺乏重視。而立方氮化硼的表面改性修飾和在此結(jié)構(gòu)上的包核結(jié)構(gòu)的制備有希望改善 PCBN的相組織的分布形態(tài)。本文嘗試了多種辦法，系統(tǒng)性研究了立方氮化硼材料的表面改性和鋁/氧化鋁/氧化硅的包覆。本研究總結(jié)如下：
　?。?）立方氮化硼作為惰性材料，其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，表面自由能很低，是疏水材

3、料。但是采用馬弗爐微氧化處理，Pirnaha洗液處理，以及濃硝酸處理，都可以改變立方氮化硼的界面性質(zhì)，使其羥基化。經(jīng)過(guò)羥基化處理的立方氮化硼原料親液性將大大改善，和極性分子液體例如水和酒精的潤(rùn)濕性都會(huì)顯著提高。并且克服在上述液體中分散時(shí)的軟團(tuán)聚現(xiàn)象。
　?。?）采用無(wú)機(jī)鹽沉淀法，可以成功制備立方氮化硼-氫氧化鋁的包核結(jié)構(gòu)。但是副產(chǎn)物很多，偏聚嚴(yán)重，不具備實(shí)用價(jià)值。采用尿素沉淀法，用硝酸鋁作為鋁源，利用溶膠-凝膠體系，可以得到立方氮

4、化硼-氧化鋁的核殼結(jié)構(gòu)，其中氧化鋁受溶劑環(huán)境中的負(fù)號(hào)離子誘導(dǎo)，在CBN表面生長(zhǎng)為包覆層。
　?。?）經(jīng)過(guò)親水改性的立方氮化硼，可以直接采用stober法進(jìn)行包硅處理。形成立方氮化硼-氧化硅的微納米核殼結(jié)構(gòu)，形貌良好，涂層均勻，具有工業(yè)化價(jià)值，并且包覆厚度可以任意調(diào)節(jié)，覆層為非晶態(tài)的氧化硅。
　?。?）采用直接鹽浴共熱法，讓鋁粉和立方氮化硼在熔融鹽體中接觸，可以取得一定的包覆效果，但是產(chǎn)品包覆率很低，其原因是立方氮化硼和單質(zhì)鋁