CN117658642B - 一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 - Google Patents
一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117658642B CN117658642B CN202311623055.3A CN202311623055A CN117658642B CN 117658642 B CN117658642 B CN 117658642B CN 202311623055 A CN202311623055 A CN 202311623055A CN 117658642 B CN117658642 B CN 117658642B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon carbide
- microspheres
- microsphere
- sintering
- surface treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 22
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 111
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 106
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 106
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 35
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 18
- NFSAPTWLWWYADB-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-1-phenylethane-1,2-diamine Chemical compound CN(C)C(CN)C1=CC=CC=C1 NFSAPTWLWWYADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- UZFMKSXYXFSTAP-UHFFFAOYSA-N barium yttrium Chemical compound [Y].[Ba] UZFMKSXYXFSTAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 41
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 11
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- -1 woodworking Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- DBNPLCUZNLSUCT-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[B].[B].[B].[B].[Ba] Chemical compound [B].[B].[B].[B].[B].[B].[Ba] DBNPLCUZNLSUCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical group [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 229910001422 barium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高耐磨的研磨材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，碳化硅微球的烧结；第二步，碳化硅微球的表面处理；第三步，制备前驱体粉：称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，加入碳化硅微球表面处理物，再加入酒石酸，形成均匀的混液；将混液在烘箱内过夜，置于硼酸溶液内，冷冻干燥，得到前驱体粉；第四步，制备研磨材料：将前驱体粉置于石墨炉内烧结，得到硼化钡钇包覆碳化硅微球。本发明经过检测发现，制备的硼化钡钇包覆碳化硅微球相比较于碳化硅微球，不仅在硬度上有较好的提升，而且强度和韧性也有一定程度的增强，这更加有利于对于精细设备的打磨，能够在保证打磨效果的同时，避免在打磨品上产生明显痕迹。
Description
技术领域
本发明涉及研磨材料领域，具体涉及一种高耐磨的研磨材料及其制备方法。
背景技术
砂纸是一种用于改善表面粗糙、改变形状或去除表面材料的磨料。砂纸有很多种，根据颗粒的大小和材质不同，可以分为多种规格和类型。现行砂纸用以研磨金属、木材或塑料材质等要表面，以使其达到需求的表面处理或达到光洁平滑的各种要求。根据不同的研磨材料，有碳化硅砂纸、氧化铝砂纸、陶瓷砂纸等多种。
目前市场上最广泛使用的为硅碳砂纸，它是最常见的砂纸之一，通常用于木工，金属，玻璃和塑料等材料的研磨和抛光。碳化硅砂纸具有高硬度和耐高温的优势，适用于一般磨削和修整工作。氧化铝砂纸通常用于金属、陶瓷和塑料等硬材料的磨削和抛光，它的韧性强，使用时间长，可以更好地处理较硬材料的表面。陶瓷砂纸通常用于高温高压下制造的陶瓷和碳化物等超硬材料的抛光和磨削，它的切削能力强，使用寿命长，适用于处理高硬度材料。
碳化硅砂纸的主要成分为碳化硅磨料，碳化硅磨料具有很高的抗剪和抗压强度，热稳定性和化学稳定性都很高，但是耐磨性却无法满足需求，碳化硅材料在摩擦和磨损环境下性能略显不足，容易在强磨损条件下发生破损、剥落和龟裂等现象，作为一种常用的砂纸研磨材料，需要对其进行改进以增强其耐磨性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高耐磨的研磨材料及其制备方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种高耐磨的研磨材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，碳化硅微球的烧结：
将碳化硅微球在空气氛围下置于石墨炉内烧结，烧结结束后，随炉降温至室温，得到碳化硅微球烧结物；
第二步，碳化硅微球的表面处理：
将碳化硅微球烧结物和氢氟酸的水溶液共混，过滤收集微球，使用纯水清洗至清洗液至中性，得到碳化硅微球表面处理物；
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，再加入酒石酸，充分搅拌形成均匀的混液；将混液在烘箱内过夜，烘干后，将固体产物置于硼酸溶液内，经过充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料：
将前驱体粉置于石墨炉内，在氩气氛围内升温烧结，之后随炉自然冷却，得到硼化钡钇包覆碳化硅微球。
优选地，所述第一步中，碳化硅微球材质为碳化硅，纯度是99.9%，直径是5-10μm。
优选地，所述第一步中，烧结温度是1100-1300℃，烧结时间是2-5h。
优选地，所述第二步中，氢氟酸的水溶液的质量分数是30%-50%，碳化硅微球和氢氟酸的水溶液的质量体积比为1g:（10-20）mL。
优选地，所述第二步中，共混温度是25-45℃，共混时间是3-7h，共混速度是200-500rpm。
优选地，所述第三步中，醋酸钡（(CH3COO)2Ba，纯度:99.9%）、醋酸钇（(CH3COO)3Y，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是（0.25-0.5）g:（0.13-0.26）g:（0.23-0.46）g：（10-20）mL。
优选地，所述第三步中，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:（10-20）mL。
优选地，所述第三步中，加入碳化硅微球表面处理物超声均匀后，需要在室温下搅拌1-2h，再加入酒石酸，目的是为了使微球吸附更多的金属离子，而搅拌速度设置为50-100rpm，缓慢地搅拌叶促进了微球与金属离子之间的吸附作用。
优选地，所述第三步中，加入酒石酸后，搅拌速度设置为200-300rpm，搅拌时间是1-2h。
优选地，所述第三步中，烘箱内过夜的温度是80℃，在该温度下能够借助水蒸气的逐渐挥发干燥，从而延长干燥时间，目的是使络合物结合更加充分，干燥过夜的时间一般是8-12h，烘干的温度是110℃。
优选地，所述第三步中，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.66-1.32，因考虑到硼酸会有损失，因此加入量稍过量。
优选地，所述第三步中，硼酸溶液为硼酸的水溶液，硼酸与水的质量体积比为1g：（20-30）mL。
优选地，所述第三步中，充分混合的温度是40-60℃，因为硼酸在水中的溶解度比较小，需要升温促进溶解，混合均匀后，迅速干燥，使硼酸包覆于微球表面即可。
优选地，所述第四步中，升温包括两段，第一段升温至850-900℃，保温3-5h；第二段升温至1250-1300℃，保温2-3h。
本发明的有益效果为：
1、本发明是基于现有的碳化硅微球的耐磨性不足做了改进处理，改进的方法主要在于两方面：第一方面是通过将碳化硅微球的表面进行活性处理，本发明采用的方式是，先将碳化硅微球在空气氛围内烧结，以使其表面生成氧化硅层，然后利用氢氟酸对其进行刻蚀除去氧化硅层，增加微球的比表面积，同时其表面的吸附结合性能也得以增强，为后续的改性提供更多的可能性；第二方面是通过在碳化硅微球的表面包覆制备一层硼化钡钇，目的在于增强碳化硅微球的硬度和强度表现。
2、本发明中，对于碳化硅微球的烧结处理过程中，在保持充足空气的前提下，能够在碳化硅表层生成一层氧化硅，在后续的氢氟酸的处理过程中，二氧化硅层会被腐蚀掉，露出的碳化硅表面的粗糙度增加，同时活性有所增大，不仅在水中分散性增大，而且更容易亲和金属离子。而该特征使得碳化硅微球的表面能够吸附大量的钡离子和钇离子，之后再加入络合剂酒石酸，能够使酒石酸与金属离子形成的络合物包覆于碳化硅的表面。
3、包覆有络合物的碳化硅微球经过与硼酸溶液的混合，升温后的硼酸溶液均匀度更好，微球的分散性也更好，因此经过干燥后硼酸能够均匀的包覆在微球的表面，之后在无氧的条件下烧结处理，碳化硅微球表面的金属元素钡和钇能够与硼元素结合，最终形成了硼化钡钇包覆的碳化硅微球。
4、本发明经过检测发现，制备的硼化钡钇包覆碳化硅微球相比较于传统的碳化硅微球，不仅在硬度上有较好的提升，而且强度和韧性也有一定程度的增强，单颗粒抗压强度达到184N，显微硬度达到87kg/mm2，韧性值达到76%，这更加有利于对于精细设备的打磨，能够在保证打磨效果的同时，避免在打磨品上产生明显痕迹。
5、本发明所制备的硼化钡钇包覆层中，钡和钇的金属元素摩尔比在2.68:1附近，在此条件下，钡和钇的复合硼化物作为研磨材料具有非常优异的表现。同时本发明还做了相关的检测，发现硼化钡钇包覆碳化硅微球材料，相比较于单独的硼化钇或硼化钡包覆的碳化硅，无论在强度和韧性上均有更优异的表现。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例1制备的硼化钡钇包覆碳化硅微球的扫描电镜(SEM)示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
为了更好的理解上述技术方案，下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种高耐磨的研磨材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，碳化硅微球的烧结：
取纯度是99.9%，直径是5-10μm碳化硅微球，在空气氛围下置于石墨炉内烧结，烧结温度是1200℃，烧结时间是3h，烧结结束后，随炉降温至室温，得到碳化硅微球烧结物；
第二步，碳化硅微球的表面处理：
将碳化硅微球烧结物和氢氟酸的水溶液（质量分数40%）共混，碳化硅微球和氢氟酸的水溶液的质量体积比为1g:15mL，然后在35℃下以300rpm的速度搅拌反应5h，过滤收集微球，使用纯水清洗至清洗液至中性，得到碳化硅微球表面处理物；
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，室温下搅拌1.5h，搅拌速度为80rpm，再加入酒石酸，搅拌速度升至250rpm，搅拌1.5h，形成均匀的混液，其中醋酸钡（(CH3COO)2Ba，纯度:99.9%）、醋酸钇（(CH3COO)3Y，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是0.37g:0.19g:0.35g:15mL，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:15mL；将混液在80℃烘箱内干燥过夜，然后将固体产物置于硼酸的水溶液（硼酸:水=1g:25mL）内，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.99，经过50℃的充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料：
将前驱体粉置于石墨炉内，在氩气氛围内升温至900℃，保温4h，然后继续升温至1300℃，保温2.5h，之后随炉自然冷却，得到研磨材料，即硼化钡钇包覆碳化硅微球，扫描电镜（SEM）如图1所示，能够看出颗粒的表面较为圆润，并且分散性比较好。
实施例2
一种高耐磨的研磨材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，碳化硅微球的烧结：
取纯度是99.9%，直径是5-10μm碳化硅微球，在空气氛围下置于石墨炉内烧结，烧结温度是1100℃，烧结时间是2h，烧结结束后，随炉降温至室温，得到碳化硅微球烧结物；
第二步，碳化硅微球的表面处理：
将碳化硅微球烧结物和氢氟酸的水溶液（质量分数30%）共混，碳化硅微球和氢氟酸的水溶液的质量体积比为1g:10mL，然后在25℃下以200rpm的速度搅拌反应3h，过滤收集微球，使用纯水清洗至清洗液至中性，得到碳化硅微球表面处理物；
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，室温下搅拌1h，搅拌速度为50rpm，再加入酒石酸，搅拌速度升至200rpm，搅拌1h，形成均匀的混液，其中醋酸钡（(CH3COO)2Ba，纯度:99.9%）、醋酸钇（(CH3COO)3Y，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是0.25g:0.13g:0.23g:10mL，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:10mL；将混液在80℃烘箱内干燥过夜，然后将固体产物置于硼酸的水溶液（硼酸:水=1g:20mL）内，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.66，经过40℃的充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料：
将前驱体粉置于石墨炉内，在氩气氛围内升温至850℃，保温3h，然后继续升温至1250℃，保温2h，之后随炉自然冷却，得到硼化钡钇包覆碳化硅微球。
实施例3
一种高耐磨的研磨材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，碳化硅微球的烧结：
取纯度是99.9%，直径是5-10μm碳化硅微球，在空气氛围下置于石墨炉内烧结，烧结温度是1300℃，烧结时间是5h，烧结结束后，随炉降温至室温，得到碳化硅微球烧结物；
第二步，碳化硅微球的表面处理：
将碳化硅微球烧结物和氢氟酸的水溶液（质量分数50%）共混，碳化硅微球和氢氟酸的水溶液的质量体积比为1g:20mL，然后在45℃下以500rpm的速度搅拌反应7h，过滤收集微球，使用纯水清洗至清洗液至中性，得到碳化硅微球表面处理物；
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，室温下搅拌2h，搅拌速度为100rpm，再加入酒石酸，搅拌速度升至200-300rpm，搅拌2h，形成均匀的混液，其中醋酸钡（(CH3COO)2Ba，纯度:99.9%）、醋酸钇（(CH3COO)3Y，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是0.5g:0.26g:0.46g:20mL，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:20mL；将混液在80℃烘箱内干燥过夜，然后将固体产物置于硼酸的水溶液（硼酸:水=1g:30mL）内，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：1.32，经过60℃的充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料：
将前驱体粉置于石墨炉内，在氩气氛围内升温至900℃，保温5h，然后继续升温至1300℃，保温3h，之后随炉自然冷却，得到硼化钡钇包覆碳化硅微球。
对比例1
一种研磨材料的制备方法，与实施例1的区别是，直接使用直径是5-10μm的碳化硅微球作为研磨材料。
对比例2
一种研磨材料的制备方法，与实施例1的区别是，第三步的制备前驱体粉的过程中，仅加入了醋酸钡，而未加入醋酸钇，且醋酸钡的加入量为实施例1醋酸钡和醋酸钇的加入量之和。
第一步，碳化硅微球的烧结，与实施例1相同。
第二步，碳化硅微球的表面处理，与实施例1相同。
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，室温下搅拌1.5h，搅拌速度为80rpm，再加入酒石酸，搅拌速度升至250rpm，搅拌1.5h，形成均匀的混液，其中醋酸钡（(CH3COO)2Ba，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是0.56g:0.35g:15mL，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:15mL；将混液在80℃烘箱内干燥过夜，然后将固体产物置于硼酸的水溶液（硼酸:水=1g:25mL）内，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.99，经过50℃的充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料，与实施例1相同。
对比例3
一种研磨材料的制备方法，与实施例1的区别是，第三步的制备前驱体粉的过程中，仅加入了醋酸钇，而未加入醋酸钡，且醋酸钇的加入量为实施例1醋酸钡和醋酸钇的加入量之和。
第一步，碳化硅微球的烧结，与实施例1相同。
第二步，碳化硅微球的表面处理，与实施例1相同。
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，室温下搅拌1.5h，搅拌速度为80rpm，再加入酒石酸，搅拌速度升至250rpm，搅拌1.5h，形成均匀的混液，其中醋酸钇（(CH3COO)3Y，纯度:99.9%）、酒石酸和去离子水的质量体积比是0.56g:0.35g:15mL，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:15mL；将混液在80℃烘箱内干燥过夜，然后将固体产物置于硼酸的水溶液（硼酸:水=1g:25mL）内，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.99，经过50℃的充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料，与实施例1相同。
实验检测
对于实施例1、对比例1制备的研磨材料的性能进行了检测，强度检测是参考JB/T10985-2010《超硬磨料抗压强度测定方法》进行单颗粒抗压强度的检测，单位为N，多次检测取平均值；硬度检测是使用显微维氏硬度计HV-1000A多次检测取平均值；韧性检测是参考GB/T 23538-2009《普通磨料球磨韧性测定方法》进行磨料抵抗破碎能力的检测(即韧性值)，单位为％，多次检测取平均值，检测结果如表1所示：
表1 研磨材料的各项指标检测结果
| 对比例1 | 实施例1 | |
| 比重（g/cm3） | 3.21 | 3.35 |
| 单颗粒抗压强度（N） | 153 | 184 |
| 显微硬度（kg/mm2） | 75 | 87 |
| 韧性值（%） | 68 | 76 |
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，碳化硅微球的烧结：
将碳化硅微球在空气氛围下置于石墨炉内烧结，烧结结束后，随炉降温至室温，得到碳化硅微球烧结物；
第二步，碳化硅微球的表面处理：
将碳化硅微球烧结物和氢氟酸的水溶液共混，过滤收集微球，使用纯水清洗至清洗液至中性，得到碳化硅微球表面处理物；
第三步，制备前驱体粉：
称取醋酸钡和醋酸钇混合在去离子水中，充分搅拌均匀后，加入碳化硅微球表面处理物，超声均匀后，再加入酒石酸，充分搅拌形成均匀的混液；将混液在烘箱内过夜，烘干后，将固体产物置于硼酸溶液内，经过充分混合后，冷冻干燥，得到前驱体粉；
第四步，制备研磨材料：
将前驱体粉置于石墨炉内，在氩气氛围内升温烧结，之后随炉自然冷却，得到硼化钡钇包覆碳化硅微球。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第一步中，烧结温度是1100-1300℃，烧结时间是2-5h。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第二步中，氢氟酸的水溶液的质量分数是30％-50％，碳化硅微球和氢氟酸的水溶液的质量体积比为1g:(10-20)mL。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第二步中，共混温度是25-45℃，共混时间是3-7h，共混速度是200-500rpm。
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，醋酸钡、醋酸钇、酒石酸和去离子水的质量体积比是(0.25-0.5)g:(0.13-0.26)g:(0.23-0.46)g：(10-20)mL。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，碳化硅微球表面处理物和去离子水的质量体积比是1g:(10-20)mL。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，加入碳化硅微球表面处理物超声均匀后，需要在室温下搅拌1-2h，再加入酒石酸，搅拌速度设置为50-100rpm。
8.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，加入酒石酸后，搅拌速度设置为200-300rpm，搅拌时间是1-2h。
9.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，碳化硅微球表面处理物和硼酸溶液中的硼酸的质量比是1：0.66-1.32，硼酸溶液为硼酸的水溶液，硼酸与水的质量体积比为1g:(20-30)mL。
10.根据权利要求1所述的一种高耐磨的研磨材料的制备方法，其特征在于，所述第四步中，升温包括两段，第一段升温至850-900℃，保温3-5h；第二段升温至1250-1300℃，保温2-3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311623055.3A CN117658642B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311623055.3A CN117658642B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117658642A CN117658642A (zh) | 2024-03-08 |
| CN117658642B true CN117658642B (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=90065477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311623055.3A Active CN117658642B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117658642B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2169577A5 (en) * | 1972-01-24 | 1973-09-07 | Christensen Diamond Prod Co | Abrasive particles for grinding tools - encapsulated in metal |
| JP2003286083A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-07 | Nippon Steel Corp | ホウ化チタン系焼結体及びその製造方法並びにこれを用いたライナー |
| KR20120007115A (ko) * | 2010-07-14 | 2012-01-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | 이트륨나이트레이트 및 그 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물, 탄화규소 세라믹스 및 그 제조방법 |
| WO2018107846A1 (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 苏州金仓合金新材料有限公司 | 一种镀镍碳化硅颗粒及其制备方法 |
| CN109265174A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-25 | 河南晟道科技有限公司 | 球磨机用钢芯陶瓷研磨球 |
| CN109437912A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-08 | 南昌航空大学 | 一种形貌可控的二氧化硅原位包覆碳化硅核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CA3113924A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Fujimi Incorporated | Coated silicon carbide particle powder |
| CN112531171A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-19 | 萝北瑞喆烯碳新材料有限公司 | 一种石墨烯包覆碳化硅负极材料及其制备方法 |
| KR20230045356A (ko) * | 2021-09-28 | 2023-04-04 | 서울시립대학교 산학협력단 | 저저항 상압 고상소결 탄화규소 소결체, 그 조성물 및 그 제조방법 |
| CN116789465A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-09-22 | 西北工业大学 | 一种兼顾自愈合与抗腐蚀的四元Si-Y-B-Yb涂层制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200843903A (en) * | 2007-05-03 | 2008-11-16 | Univ Nat Central | Abrasives with function of sliding grinding and its manufacturing method |
| JP2022150659A (ja) * | 2021-03-26 | 2022-10-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸化イットリウム質焼結体、その製造方法、および半導体製造装置用部材 |
-
2023
- 2023-11-30 CN CN202311623055.3A patent/CN117658642B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2169577A5 (en) * | 1972-01-24 | 1973-09-07 | Christensen Diamond Prod Co | Abrasive particles for grinding tools - encapsulated in metal |
| JP2003286083A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-07 | Nippon Steel Corp | ホウ化チタン系焼結体及びその製造方法並びにこれを用いたライナー |
| KR20120007115A (ko) * | 2010-07-14 | 2012-01-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | 이트륨나이트레이트 및 그 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 탄화규소 세라믹스 제조용 조성물, 탄화규소 세라믹스 및 그 제조방법 |
| WO2018107846A1 (zh) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 苏州金仓合金新材料有限公司 | 一种镀镍碳化硅颗粒及其制备方法 |
| CN109265174A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-25 | 河南晟道科技有限公司 | 球磨机用钢芯陶瓷研磨球 |
| CA3113924A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Fujimi Incorporated | Coated silicon carbide particle powder |
| CN109437912A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-08 | 南昌航空大学 | 一种形貌可控的二氧化硅原位包覆碳化硅核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CN112531171A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-19 | 萝北瑞喆烯碳新材料有限公司 | 一种石墨烯包覆碳化硅负极材料及其制备方法 |
| KR20230045356A (ko) * | 2021-09-28 | 2023-04-04 | 서울시립대학교 산학협력단 | 저저항 상압 고상소결 탄화규소 소결체, 그 조성물 및 그 제조방법 |
| CN116789465A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-09-22 | 西北工业大学 | 一种兼顾自愈合与抗腐蚀的四元Si-Y-B-Yb涂层制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117658642A (zh) | 2024-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2722182B2 (ja) | 三様式の細孔構成を有する多孔性ＳｉＣのベアリング材料及びその製造方法 | |
| WO2020199681A1 (zh) | 一种在碳碳复合保温材料表面制备高性能碳化硅涂层的方法 | |
| CN113773119B (zh) | 一种高性能的碳碳坩埚表面涂层及其制备方法 | |
| CN107445639A (zh) | 一种碳/碳多孔坯体的制备方法 | |
| CN108727050B (zh) | 炭材料3d增韧碳化硅复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109811177A (zh) | 一种高导电高强度银-石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN104944956B (zh) | 一种基于凝胶反应的多晶纳米金刚石磨具制备方法 | |
| CN117658642B (zh) | 一种高耐磨的研磨材料及其制备方法 | |
| Ma et al. | Effects of Al2O3–Y2O3/Yb2O3 additives on microstructures and mechanical properties of silicon nitride ceramics prepared by hot‐pressing sintering | |
| KR101793031B1 (ko) | 고내마모성을 갖는 알루미나-그래핀 복합체의 제조방법 | |
| CN117567155A (zh) | 一种碳化硼复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN116715528B (zh) | 高韧性陶瓷研磨介质的制备方法 | |
| CN114605156B (zh) | 一种TiB2基装甲复合陶瓷材料 | |
| CN107793138B (zh) | 一种氧化铝陶瓷 | |
| CN112142469B (zh) | 石墨基耐氧化型材、制备方法及应用 | |
| CN102167586A (zh) | 一种低温活化烧结8ysz基陶瓷及制备方法 | |
| JP5909804B1 (ja) | 放熱性の少ないＳｉ３Ｎ４系セラミックス、およびそれを用いた刃先交換式切削チップ、エンドミルまたは耐摩耗工具 | |
| CN103496988B (zh) | Cbn磨粒氧化处理及用其制备陶瓷结合剂cbn磨具的方法 | |
| CN108085783A (zh) | 高韧性碳化硅及其制备方法 | |
| CN115745612B (zh) | Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器及其制备方法 | |
| CN116924771B (zh) | 一种表面光滑的日用陶瓷及其制备工艺 | |
| CN106083207A (zh) | 一种碳/碳复合材料表面晶粒细小碳化硅涂层的制备方法 | |
| CN108624795B (zh) | 一种金属陶瓷的烧结方法 | |
| JP2948945B2 (ja) | 粒子分散セラミックスおよびそれを用いた切削工具 | |
| CN116289238A (zh) | 一种碳纤维硬毡表面涂层及其制备工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |