六角氮化鎢反應(yīng)塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及超硬材料合成領(lǐng)域，具體為六角氮化鎢反應(yīng)塊。本實(shí)用新型包括：高壓加熱器、氣缸、鐵砧、墊片、合成腔體；氣缸、鐵砧與高壓加熱器外壁連接，高壓加熱器中心位置設(shè)置有合成腔體，氣缸、鐵砧、合成腔體三者之間的空隙間設(shè)置有墊片,圓柱形反應(yīng)塊內(nèi)部設(shè)置氣缸、鐵砧、合成腔體部件，配合高溫高壓環(huán)境，對(duì)氮化鎢粉末進(jìn)行燒結(jié)，得到六角氮化鎢的合成晶體。安排原料粉在高壓高溫下進(jìn)行，能夠合成出六角氮化鎢，其產(chǎn)品具有化學(xué)惰性，基本不與金屬晶體反應(yīng)，合作效率，合成成本小。
【專利說(shuō)明】
六角氮化鎢反應(yīng)塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及超硬材料合成領(lǐng)域，具體為六角氮化鎢反應(yīng)塊。
【背景技術(shù)】
[0002]超硬材料則是指硬度可與金剛石相比擬的材料。目前使用的超硬材料主要是立方氮化硼與金剛石，但是還有許多超硬材料正在研發(fā)中，如碳化硼，孿晶金剛石，碳化硅等III族和IV族間化合物。
[0003]碳化鎢是硬質(zhì)合金家族的原料，純的碳化鎢不太常用，碳化鎢形狀為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導(dǎo)體，恪點(diǎn)28700C，沸點(diǎn)60000C，相對(duì)密度15.63(18°C)。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸一氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢，常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物，以提高抗爆能力。碳化鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在碳化鎢中，碳原子嵌入鎢金屬晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成間隙固溶體，因此也稱填隙(或插入)化合物。碳化鎢可由鎢和碳的混合物高溫加熱制得，氫氣或烴類的存在能加速反應(yīng)的進(jìn)行。若用鎢的含氧化合物進(jìn)行制備，產(chǎn)品最終必須在1500°C進(jìn)行真空處理，以除去碳氧化合物。碳化鎢適宜在高溫下進(jìn)行機(jī)械加工，可制作切削工具、窯爐的結(jié)構(gòu)材料、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、噴嘴等。
[0004]現(xiàn)在，碳化鎢(WC)是相當(dāng)出色的高硬度、耐熱性、和化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛使用作為一個(gè)自然的超硬材料用于磨削、切削工具(例如，一個(gè)鉆頭，銑刀，滾刀，一個(gè)普通車(chē)床插齒刀)，等等。
[0005]然而，當(dāng)碳化物復(fù)合材料，如碳纖維復(fù)合材料，被用于飛機(jī)身體等，即使使用了由碳化鎢工具，工具的磨損成為近年來(lái)激烈，碳組件在水晶退化工具的磨損特性與鐵反應(yīng)時(shí)間切碳化鎢鐵系統(tǒng)的材料，由于碳組件和鐵晶體容易反應(yīng)，因此，需要一種新的替代碳化鎢的高硬度材料。
[0006]氮化鎢W2N屬于立方晶系，質(zhì)地堅(jiān)硬，棕色固體，六角氮化鎢可以作為高硬度材料可以做為替代碳化鎢的高硬度材料，并且具有更優(yōu)越和特殊的功能。
[0007]科技人員一直在進(jìn)行高含氮量過(guò)渡金屬氮化的研究，也從理論上計(jì)算預(yù)測(cè)了六角氮化鎢可以作為高硬度材料來(lái)使用，用于替代碳化物與鐵晶體結(jié)合，并研究了以六角氮化鎢粉末為主要成分的六角氮化鎢的合成方法，并能合成出一定量的六角氮化鎢。通過(guò)這種方法，六角氮化鎢單晶的合成粒子直徑大約50微米。這種方法對(duì)合成條件要求極為嚴(yán)格，制造成本過(guò)高，難以批量生產(chǎn)，大范圍應(yīng)用，同時(shí)，合成粒子的直徑較大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供六角氮化鎢反應(yīng)塊，圓柱形反應(yīng)塊內(nèi)部設(shè)置氣缸、鐵砧、合成腔體等部件，配合高溫高壓環(huán)境，對(duì)氮化鎢粉末進(jìn)行燒結(jié)，得到六角氮化鎢的合成晶體。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。
[0010]六角氮化鎢反應(yīng)塊，其包括，高壓加熱器I，氣缸2，鐵砧3，墊片4，合成腔體5;所述合成腔體5包括，第一阻熱層51，第二阻熱層52，外環(huán)53，第三阻熱層54，內(nèi)環(huán)55，葉臘石缸56，內(nèi)填充腔57，外填充腔58，原料膠囊59，原料粉510，碳加熱器511。
[0011]所述高壓加熱器I內(nèi)部設(shè)置有氣缸2、鐵砧3，所述氣缸2、鐵砧3成對(duì)設(shè)置，所述氣缸2、鐵砧3與高壓加熱器I外壁連接，所述高壓加熱器I中心位置設(shè)置有合成腔體5，所述氣缸2、鐵砧3、合成腔體5三者之間的空隙間設(shè)置有墊片4，所述葉臘石缸56上下兩端都設(shè)置有第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54，所述第二阻熱層52兩端設(shè)置有外環(huán)53，所述第一阻熱層51、第三阻熱層54與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述外環(huán)53與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54依次連接，所述葉臘石缸56內(nèi)部設(shè)置有外填充腔58，所述外填充腔58四個(gè)角的位置設(shè)置有內(nèi)環(huán)55，所述外填充腔58內(nèi)部設(shè)置有碳加熱器511，所述碳加熱器511與第三阻熱層54連接，所述碳加熱器511內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)填充腔57，所述內(nèi)填充腔57內(nèi)部設(shè)置有原料膠囊59，所述原料膠囊59內(nèi)部設(shè)置有原料粉510。
[0012]所述高壓加熱器I的形狀為圓柱體。
[0013]所述合成腔體5的形狀為長(zhǎng)方體。
[0014]所述內(nèi)填充腔57、外填充腔58內(nèi)的填充物為生理鹽水和10%比重的氧化鋯。
[0015]所述碳加熱器511可以提供的加熱溫度為1200-2600°C。
[0016]所述原料粉510為氮化鎢微粒，粒子直徑為20微米至I微米。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果
[0018]1、本實(shí)用新型在工作過(guò)程中，安排原料粉在高壓高溫下進(jìn)行，能夠合成出六角氮化鎢。
[0019]2、本實(shí)用新型制造出的氮化鎢有更好的化學(xué)惰性，基本不與金屬晶體反應(yīng)。
[0020]3、六角氮化鎢的燒結(jié)塊有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐磨損性。
[0021]4、反應(yīng)塊提高了六角氮化鎢的合作效率，降低了成本。
[0022]5、因?yàn)槌膊牧虾茈y加工到所需的形狀、大小，而本實(shí)用新型是燒結(jié)合成多晶體六角氮化鎢晶體，在燒結(jié)時(shí)直接成形為所需的形狀和尺寸。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型反應(yīng)塊的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型合成腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其圖中:I一高壓加熱器，2—?dú)飧祝?—鐵砧，4一墊片，5—合成腔體;51—第一阻熱層，52一第二阻熱層，53一外環(huán)，54一第二阻熱層，55一內(nèi)環(huán)，56一葉臘石缸，57一內(nèi)填充腔，58—外填充腔，59—原料膠囊，510—原料粉，511—碳加熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]六角氮化鎢反應(yīng)塊，其包括，高壓加熱器I，氣缸2，鐵砧3，墊片4，合成腔體5;所述合成腔體5包括，第一阻熱層51，第二阻熱層52，外環(huán)53，第三阻熱層54，內(nèi)環(huán)55，葉臘石缸56，內(nèi)填充腔57，外填充腔58，原料膠囊59，原料粉510，碳加熱器511。
[0027]所述高壓加熱器I內(nèi)部設(shè)置有氣缸2、鐵砧3，所述氣缸2、鐵砧3成對(duì)設(shè)置，所述氣缸2、鐵砧3與高壓加熱器I外壁連接，所述高壓加熱器I中心位置設(shè)置有合成腔體5，所述氣缸
2、鐵砧3、合成腔體5三者之間的空隙間設(shè)置有墊片4，所述葉臘石缸56上下兩端都設(shè)置有第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54，所述第二阻熱層52兩端設(shè)置有外環(huán)53，所述第一阻熱層51、第三阻熱層54與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述外環(huán)53與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54依次連接，所述葉臘石缸56內(nèi)部設(shè)置有外填充腔58，所述外填充腔58四個(gè)角的位置設(shè)置有內(nèi)環(huán)55，所述外填充腔58內(nèi)部設(shè)置有碳加熱器511，所述碳加熱器511與第三阻熱層54連接，所述碳加熱器511內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)填充腔57，所述內(nèi)填充腔57內(nèi)部設(shè)置有原料膠囊59，所述原料膠囊59內(nèi)部設(shè)置有原料粉510。
[0028]所述高壓加熱器I的形狀為圓柱體。
[0029]所述合成腔體5的形狀為長(zhǎng)方體。
[0030]所述內(nèi)填充腔57、外填充腔58內(nèi)的填充物為生理鹽水和10%比重的氧化鋯。
[0031]所述碳加熱器511可以提供的加熱溫度為1200-2600°C。
[0032]所述原料粉510為氮化鎢微粒，粒子直徑為20微米或者更小。
[0033]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明
[0034]如圖1、圖2所示，所述高壓加熱器I內(nèi)部設(shè)置有氣缸2、鐵砧3，所述氣缸2、鐵砧3成對(duì)設(shè)置，所述氣缸2、鐵砧3與高壓加熱器I外壁連接，所述高壓加熱器I中心位置設(shè)置有合成腔體5，所述氣缸2、鐵砧3、合成腔體5三者之間的空隙間設(shè)置有墊片4，所述葉臘石缸56上下兩端都設(shè)置有第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54，所述第二阻熱層52兩端設(shè)置有外環(huán)53，所述第一阻熱層51、第三阻熱層54與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述外環(huán)53與葉臘石缸56內(nèi)壁連接，所述第一阻熱層51、第二阻熱層52、第三阻熱層54依次連接，所述葉臘石缸56內(nèi)部設(shè)置有外填充腔58，所述外填充腔58四個(gè)角的位置設(shè)置有內(nèi)環(huán)55，所述外填充腔58內(nèi)部設(shè)置有碳加熱器511，所述碳加熱器511與第三阻熱層54連接，所述碳加熱器511內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)填充腔57，所述內(nèi)填充腔57內(nèi)部設(shè)置有原料膠囊59，所述原料膠囊59內(nèi)部設(shè)置有原料粉 510。
[0035]所述高壓加熱器I的形狀為圓柱體，所述合成腔體5的形狀為長(zhǎng)方體。
[0036]所述內(nèi)填充腔57、外填充腔58內(nèi)的填充物為生理鹽水和10%比重的氧化鋯。
[0037]所述碳加熱器511可以提供的加熱溫度為1200_2600°C，合成腔體的反應(yīng)溫度不能低于1200°C，不同的溫度和壓力條件，六角氮化鎢的燒結(jié)程度也不同。
[0038]所述原料粉510為氮化鎢微粒，粒子直徑為20微米或者更小，粒子直徑越小，同等條件下得到的六角氮化鎢燒結(jié)程度越高。
[0039]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.六角氮化鎢反應(yīng)塊，其特征在于，其包括，高壓加熱器(I)，氣缸(2)，鐵砧(3)，墊片(4)，合成腔體(5);合成腔體(5)包括，第一阻熱層(51)，第二阻熱層(52)，外環(huán)(53)，第三阻熱層(54)，內(nèi)環(huán)(55)，葉臘石缸(56)，內(nèi)填充腔(57)，外填充腔(58)，原料膠囊(59)，原料粉(510)，碳加熱器(511); 所述高壓加熱器(I)內(nèi)部設(shè)置有氣缸(2)、鐵砧(3)，所述氣缸(2)、鐵砧(3)成對(duì)設(shè)置，所述氣缸(2)、鐵砧(3)與高壓加熱器(I)外壁連接，所述高壓加熱器(I)中心位置設(shè)置有合成腔體(5)，所述氣缸(2)、鐵砧(3 )、合成腔體(5 )三者之間的空隙間設(shè)置有墊片(4)，所述葉臘石缸(56)上下兩端都設(shè)置有第一阻熱層(51)、第二阻熱層(52)、第三阻熱層(54)，所述第二阻熱層(52)兩端設(shè)置有外環(huán)(53)，所述第一阻熱層(51)、第三阻熱層(54)與葉臘石缸(56)內(nèi)壁連接，所述外環(huán)(53)與葉臘石缸(56)內(nèi)壁連接，所述第一阻熱層(51)、第二阻熱層(52)、第三阻熱層(54)依次連接，所述葉臘石缸(56)內(nèi)部設(shè)置有外填充腔(58)，所述外填充腔(58)四個(gè)角的位置設(shè)置有內(nèi)環(huán)(55)，所述外填充腔(58)內(nèi)部設(shè)置有碳加熱器(511)，所述碳加熱器(511)與第三阻熱層(54)連接，所述碳加熱器(511)內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)填充腔(57)，所述內(nèi)填充腔(57)內(nèi)部設(shè)置有原料膠囊(59)，所述原料膠囊(59)內(nèi)部設(shè)置有原料粉(510)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六角氮化鎢反應(yīng)塊，其特征在于，所述高壓加熱器(I)的形狀為圓柱體;所述合成腔體(5)的形狀為長(zhǎng)方體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六角氮化鎢反應(yīng)塊，其特征在于，所述碳加熱器(511)可以提供的加熱溫度為1200-2600°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六角氮化鎢反應(yīng)塊，其特征在于，所述原料粉(510)為氮化鎢微粒，粒子直徑為20微米至I微米。
【文檔編號(hào)】B01J3/06GK205412939SQ201521026310
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月13日
【發(fā)明人】連新蘭, 毛占
【申請(qǐng)人】河南廣度超硬材料有限公司