專利名稱：一種硼化鉿HfB₂抗燒蝕粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
HfB2具有高熔點(diǎn)、高硬度和良好的的傳熱、導(dǎo)電性能等特性，是ー種性能優(yōu)異的超高溫陶瓷材料。除了可以應(yīng)用在空天飛行器的鼻錐和前緣之外，還可用于發(fā)動(dòng)機(jī)、熔融金屬的坩堝、切削工具和耐磨涂層等。HfB2價(jià)格昂貴，致密比較困難，在エ藝過(guò)程中容易混入難除掉的雜質(zhì)。在制備エ藝方面，傳統(tǒng)的方法有金屬鉿和硼在惰性氣體或真空中熔融合成法，碳還原法、自蔓延高溫合成法、化學(xué)氣相滲透法。直接合成法的原料比較昂貴，粉末粒度粗大，活性低。自蔓延高溫合成法反應(yīng)速度太快，反應(yīng)往往進(jìn)行得不完全，雜質(zhì)相應(yīng)的也會(huì)較多，而且其反應(yīng)過(guò)程、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及性質(zhì)難以控制。化學(xué)氣相滲透法合成適用于進(jìn)行化學(xué)氣相滲透的先驅(qū)體氣源難度大，エ藝對(duì)設(shè)備要求高、投入大、エ藝周期長(zhǎng)。魏春城，田貴山，孟凡濤，馮柳等人于2009年在硅酸鹽通報(bào)第28卷第I期公開(kāi)了名為“硼化鉿粉體的制備與表征”的文獻(xiàn)，分別采用活性炭和碳纖維作為還原劑，通過(guò)碳熱還原法，以HfO2凝膠與B2O3為原料，聚こニ醇(PEG)作分散劑，在氬氣氣氛下1750°C保溫Ih制備出了 HfB2粉體，該方法制備的HfB2粉體含有HfB粉體，純度不高，以碳纖維為還原劑反應(yīng)活性差，導(dǎo)致反應(yīng)不完全。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)制備HfB2粉體雜質(zhì)較多，純度不高，原料昂貴，エ藝周期長(zhǎng)等問(wèn)題。技術(shù)方案ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，其特征在于步驟如下步驟I :將氯化鉿HfCl4、硼酸H3BO3、酚醛樹(shù)脂分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4,H3BO3及酚醛樹(shù)脂的摩爾比為I : I : I I : 7 : 14，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勻備用；所述酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)悸蕿?0% ；步驟2 :將三種按照上述配比的溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水NH3 · H2O調(diào)節(jié)溶液的pH值為4 4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；步驟3 :將制得的濕凝膠在烘箱內(nèi)60 100°C烘干處理20 30小吋，再經(jīng)球磨機(jī)球磨20-30h，設(shè)置轉(zhuǎn)速為220 270r/min，正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為15_30min步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將步驟3球磨得到的粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1400 1800°C處理O. 5_2h后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。有益效果本發(fā)明提出的ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，將無(wú)機(jī)鹽先驅(qū)體轉(zhuǎn)化為醇溶膠，干燥球磨制成納米粉體，増加反應(yīng)活性，同時(shí)采用酚醛樹(shù)脂作為碳源，均勻地散布于醇溶膠內(nèi)，有利于先驅(qū)體在高溫下反應(yīng)的均勻性，從而提高了制得粉體的純度(98% )，在短周期(2天)內(nèi)制備HfB2粉體。有益效果是由于將無(wú)機(jī)鹽和酚醛溶解至無(wú)水こ醇制成醇溶液，充分?jǐn)嚢璩苫旌先芤翰⒗萌苣z-凝膠法制成納米粉體，提高了前驅(qū)粉體混合的均勻性，有效地增加了粉體的反應(yīng)活性，從而在短周期內(nèi)制備了高純度的HfB2粉體，且成本低廉，操作簡(jiǎn)單。


圖I :本發(fā)明所制備HfB2粉體的X-射線衍射圖譜圖2 :本發(fā)明所制備HfB2的微觀形貌SEM像
具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述實(shí)例I :步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹(shù)脂(殘?zhí)悸蕿?0% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹(shù)脂摩爾比為I : 2 4，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勾備用；步驟2 :將三種溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水(NH3 -H2O)調(diào)節(jié)溶液的PH值為4-4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內(nèi)80°C烘干處理24小吋，再經(jīng)行星式球磨機(jī)球磨24h,設(shè)置轉(zhuǎn)速為250r/min,正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1800°C處理Ih后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。實(shí)例2 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹(shù)脂(殘?zhí)悸蕿?0% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹(shù)脂摩爾比為I : 4 8，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勾備用；步驟2 :將三種溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水(NH3 -H2O)調(diào)節(jié)溶液的PH值為4-4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內(nèi)80°C烘干處理24小吋，再經(jīng)行星式球磨機(jī)球磨24h,設(shè)置轉(zhuǎn)速為250r/min,正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為20min步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1800°C處理Ih后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。實(shí)例3 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹(shù)脂(殘?zhí)悸蕿?0% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3B03及酚醛樹(shù)脂摩爾比為I : 6 12，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勾備用；步驟2 :將三種溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水(NH3 -H2O)調(diào)節(jié)溶液的PH值為4-4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；
步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內(nèi)80°C烘干處理24小吋，再經(jīng)行星式球磨機(jī)球磨24h,設(shè)置轉(zhuǎn)速為250r/min,正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1800°C處理Ih后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。實(shí)例4 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹(shù)脂(殘?zhí)悸蕿?0% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹(shù)脂摩爾比為I : 4 6，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勾備用；步驟2 :將三種溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水(NH3 -H2O)調(diào)節(jié)溶液的PH值為4-4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；
步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內(nèi)80°C烘干處理24小吋，再經(jīng)行星式球磨機(jī)球磨24h,設(shè)置轉(zhuǎn)速為250r/min,正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1400°C處理Ih后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。實(shí)例5 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹(shù)脂(殘?zhí)悸蕿?0% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3B03及酚醛樹(shù)脂摩爾比為I : 4 10，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勾備用；步驟2 :將三種溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水(NH3 -H2O)調(diào)節(jié)溶液的PH值為4-4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內(nèi)80°C烘干處理24小吋，再經(jīng)行星式球磨機(jī)球磨24h,設(shè)置轉(zhuǎn)速為250r/min,正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將粉體在石墨化爐中以5 10°C /min升溫速度升溫到1600°C處理Ih后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。
權(quán)利要求
1.一種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，其特征在于步驟如下 步驟I :將氯化鉿HfCl4、硼酸H3BO3、酚醛樹(shù)脂分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4, H3BO3及酚醛樹(shù)脂的摩爾比為I : I : I I : 7 : 14，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勻備用；所述酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)悸蕿?0% ； 步驟2 :將三種按照上述配比的溶液在磁力攪拌器的攪拌下混合均勻，并用濃氨水NH3 · H2O調(diào)節(jié)溶液的pH值為4 4. 5，充分?jǐn)嚢韬笾频脻衲z； 步驟3 :將制得的濕凝膠在烘箱內(nèi)60 100°C烘干處理20 30小時(shí)，再經(jīng)球磨機(jī)球磨20-30h，設(shè)置轉(zhuǎn)速為220 270r/min，正反換向運(yùn)行周期設(shè)置為15_30min 步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護(hù)下將步驟3球磨得到的粉體在石墨化爐中以5 IO0C /min升溫速度升溫到1400 1800°C處理O. 5_2h后斷電降溫，制得硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，一種低成本短周期制備HfB2粉體的方法，其特點(diǎn)如下將HfCl4、H3BO3、酚醛樹(shù)脂分別溶于無(wú)水乙醇中，將制得的醇溶液混合后滴入濃氨水調(diào)pH值至4-4.5使溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，并最終形成凝膠。將凝膠置于烘箱中60-100℃烘干20-30小時(shí)后，得到干凝膠，將干凝膠球磨后再經(jīng)1400-1800℃高溫?zé)崽幚淼玫郊兌容^高的HfB2粉體。本研究采用了無(wú)機(jī)鹽醇溶液的先驅(qū)體轉(zhuǎn)化，結(jié)合溶膠凝膠及碳熱還原反應(yīng)，制備出了低成本短周期高純度的HfB2粉體。
文檔編號(hào)C01B35/04GK102659131SQ20121001587
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者付前剛, 姚棟嘉, 張東生, 李克智, 李賀軍, 王永杰 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)