本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二硼化鈦/鎳/鉬復(fù)合粉體(tib2-ni-mo復(fù)合粉體)的水基噴霧造粒方法。

背景技術(shù)：

在硼化物陶瓷材料中，二硼化鈦(tib2)由于具有高熔點(2790℃)、低密度(4.52g.cm^-3)、高硬度(hv＝34gpa)、較高的強度和斷裂韌性、極好的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，因而在高溫結(jié)構(gòu)材料、耐磨、耐蝕材料以及電氣材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但tib2的難以燒結(jié)特性限制了這種材料的廣泛應(yīng)用，為了改善其燒結(jié)特性和使用性能，通常在tib2中加入容易燒結(jié)的第二相作為助燒劑，常用的助燒劑有金屬fe、ni、mo及陶瓷al2o3、tic等。為了充分發(fā)揮助燒劑的作用，同時達(dá)到改善材料性能的目的，制備得到各組分分散均勻的、成型性較好的復(fù)合粉體已成為復(fù)合陶瓷領(lǐng)域中的首要任務(wù)。

噴霧造粒方法所得的造粒顆粒形狀為球形，粒度分布級配合理，流動性能良好，將粉末噴霧造粒后壓制得到的素坯致密度以及均勻性大大提高，因而逐漸受到關(guān)注，相關(guān)研究人員以乙醇為液體介質(zhì)研究制備得到硼化鈦料漿，乙醇基料漿分散性較好，但成本高且存在安全問題，噴霧干燥儀閉式操作過程中，噴有乙醇時，氧氣濃度必須控制在5％以下否則乙醇有燃燒、爆炸的危險，所以無法高效推廣應(yīng)用。本發(fā)明采用去離子水作為液體介質(zhì)，采用復(fù)合粉體液相噴霧干燥的工藝制備出tib2-ni-mo復(fù)合粉體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種tib2-ni-mo復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種二硼化鈦/鎳/鉬復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法，步驟如下：

1)配料：由粉體材料、去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、粘結(jié)劑b、潤滑劑b配料而成，其中粉體材料各組分及質(zhì)量百分比為：硼化鈦粉末70～90％，鎳粉6～18％，鉬粉4～12％；粉體材料與去離子水質(zhì)量比為1:1～1.5，其余組份按粉體材料的質(zhì)量百分含量配比為：分散劑1～1.5％，粘結(jié)劑a5～6％，潤滑劑a2～2.5％，粘結(jié)劑b1～1.5％，潤滑劑b1～1.5％；

2)制漿：將去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、粘結(jié)劑b、潤滑劑b置于不銹鋼球磨罐中，置于行星球磨機上球磨半小時后加入硼化鈦粉末、鎳粉和鉬粉，再加入球磨球進(jìn)行球磨混料，得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿；

3)噴霧干燥造粒：將步驟2)所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿用噴霧干燥造粒儀進(jìn)行干燥造粒，得到二硼化鈦/鎳/鉬復(fù)合粉體。

按上述方案，步驟1)所述硼化鈦粉末平均粒徑為8μm；所述鎳粉平均粒徑為1μm；所述鉬粉平均粒徑為1μm。

按上述方案，步驟1)所述分散劑為氨醇類分散劑；所述粘結(jié)劑a為聚乙烯醇類粘結(jié)劑；所述潤滑劑a為聚氧乙烯類潤滑劑；所述粘結(jié)劑b為白糊精；所述潤滑劑b為甘油。

按上述方案，步驟2)所述球磨混料的工藝為：球磨球采用不銹鋼球，球料比為4～6:1，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為12～36h。

按上述方案，步驟3)所述噴霧干燥造粒的工藝條件為：噴霧干燥造粒儀入口溫度為170～180℃，出口溫度為90～105℃，泵速為8％，空氣流量為45～60m³/h。

本發(fā)明還包括根據(jù)上述方法制備得到的tib2-ni-mo復(fù)合粉體，所述二硼化鈦/鎳/鉬復(fù)合粉體為晶粒尺寸為2-3μm的小顆粒聚集而成的球形顆粒，并且所述復(fù)合粉體的粒徑為10-30μm。

本發(fā)明在二硼化鈦(tib2)中引入鎳(ni)、鉬(mo)作為助燒劑，采用濕法球磨混料-噴霧造粒，可以有效避免各組分的再團(tuán)聚和沉降分離，保持漿料原有的均勻性，而且漿料霧化均勻，所得粉料為球形顆粒，粒度均勻分布，流動性好，適合連續(xù)自動成型；可以將平均粒徑為8μm的硼化鈦(tib2)粉末、平均粒徑1μm的鎳粉(ni)和平均粒徑1μm的鉬粉(mo)通過高能球磨結(jié)合噴霧造粒工藝，獲得硼化鈦晶粒尺度為2-3μm左右的tib2-ni-mo復(fù)合粉體球形造粒粉末，從而細(xì)化硼化鈦陶瓷晶粒、提高素坯均勻性，有利于陶瓷的燒結(jié)。

本發(fā)明的有益效果在于：1、本發(fā)明在tib2中加入ni、mo作為第二相燒結(jié)劑，并引入分散劑、潤滑劑、粘結(jié)劑作為成型劑進(jìn)行配料，采用去離子水作為液體介質(zhì)，得到混合均勻且分散穩(wěn)定的料槳，實現(xiàn)水基懸浮料漿的噴霧造粒；2、本發(fā)明tib2原始粉末粒徑d50為8.067μm，比表面積為1.54m²/g；而經(jīng)過行星球磨、噴霧干燥造粒后的tib2-ni-mo復(fù)合粉體粒徑d50達(dá)2.353～2.752μm，比表面積達(dá)3.54～3.80m²/g，松裝密度為0.77～0.84g/cm³，休止角為25～28°，與原始粉末相比降低了粉體粒徑，增加了粉體比表面積，從而加強了無壓燒結(jié)的驅(qū)動力，將造粒粉在20～40mpa的成型壓力下干壓成形，然后在200mpa下冷等靜壓后，得到的素坯密度在2.67～2.94g/cm³，相對致密度達(dá)54～56％；3、本發(fā)明得到的tib2-ni-mo球形復(fù)合粉體具有良好的流動性和均勻性，可以獲得結(jié)構(gòu)均勻、密度較高的陶瓷胚體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施1所制備的tib2-ni-mo復(fù)合粉體的xrd圖；

圖2為實施例1所制備的tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿的流變性曲線圖；

圖3為實施例1所制備的tib2-ni-mo復(fù)合粉體的sem圖。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明實施例所用分散劑為武漢美琪林新材料有限公司生產(chǎn)的氨醇復(fù)合物mq5088；所用粘結(jié)劑a為武漢美琪林新材料有限公司生產(chǎn)的改性聚乙烯醇制品mq35；所用潤滑劑a為武漢美琪林新材料有限公司生產(chǎn)的聚氧乙烯改性制劑mq9002。

實施例1

一種tib2-ni-mo復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法，步驟如下：

1)配料：將各原料按照以下質(zhì)量重量百分比配料：硼化鈦粉末(平均粒徑8μm)45g，鎳粉(平均粒徑1μm)3g，鉬粉(平均粒徑1μm)2g，去離子水50ml，分散劑0.5g，粘結(jié)劑a2.75g，潤滑劑a1g，白糊精0.5g，甘油0.5g；

2)制漿：將去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、白糊精、甘油置于不銹鋼球磨罐中，置于行星球磨機上在300r/min下球磨半小時后加入硼化鈦粉末、鎳粉和鉬粉，再加入250g不銹鋼球磨球(大球：中球：小球質(zhì)量比為3：5：2，球料比為5：1)進(jìn)行球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為24h，得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿；

3)噴霧干燥造粒：將步驟2)所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿直接噴入噴霧干燥造粒儀中，經(jīng)噴霧干燥造粒得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體，噴霧干燥造粒儀入口溫度為175℃，出口溫度為90～105℃，泵速為8％，空氣流量為50m³/h。

本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿在剪切率值為68/s時的粘度為34.19mpa·s，所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體中位粒徑d50為2.607μm，比表面積為3.68m²/g，松裝密度為0.84g.cm^-3，休止角為25°，將造粒粉在40mpa下進(jìn)行干壓成型，然后在200mpa下進(jìn)行冷等靜壓成型后，測得素胚的密度為2.67g.cm^-3，相對致密度為56％，本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體的xrd圖見圖1，由圖1可看出復(fù)合粉體材料中含有tib2、ni、mo三種材料的特征峰且峰形尖銳，無雜質(zhì)峰，說明ni、mo在去離子水中球磨并沒有被氧化；圖2為本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿的流變曲線，由圖2可知該tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿在剪切率值為68/s時的粘度為34.19mpa·s，說明該料漿粘度較小，流動性好；圖3為本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體的sem形貌圖，可看出粉體為晶粒尺寸為2-3μm的小顆粒聚集而成的球形顆粒，且形貌完整，球形顆粒的粒徑分布在10-30μm之間。

實施例2

一種tib2-ni-mo復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法，步驟如下：

1)配料：將各原料按照以下質(zhì)量重量百分比配料：硼化鈦粉末35g，鎳粉9g，鉬粉6g，去離子水61ml，分散劑0.75g，粘結(jié)劑a3g，潤滑劑a1.25g，白糊精0.75g，甘油0.75g；

2)制漿：將去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、白糊精、甘油置于不銹鋼球磨罐中，置于行星球磨機上在300r/min下球磨半小時后加入硼化鈦粉末、鎳粉和鉬粉，再加入200g不銹鋼球磨球(大球：中球：小球質(zhì)量比為3：5：2，球料比為4：1)進(jìn)行球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為36h，得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿；

3)噴霧干燥造粒：將步驟2)所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿直接噴入噴霧干燥造粒儀中，經(jīng)噴霧干燥造粒得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體，噴霧干燥造粒儀入口溫度為175℃，出口溫度為90～105℃，泵速為8％，空氣流量為45m³/h。

本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿在剪切率值為68/s時的粘度為32.60mpa·s，所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體粒徑d50為2.752μm，比表面積為3.54m²/g，松裝密度為0.80g.cm^-3，休止角為26°，將造粒粉在30mpa下進(jìn)行干壓成型，然后在200mpa下進(jìn)行冷等靜壓成型后，測得素胚的密度為2.94g.cm^-3，相對致密度為55％。

實施例3

一種tib2-ni-mo復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法，步驟如下：

1)配料：將各原料按照以下質(zhì)量重量百分比配料：硼化鈦粉末40g，鎳粉6g，鉬粉4g，去離子水75ml，分散劑0.625g，粘結(jié)劑a2.5g，潤滑劑a1.125g，白糊精0.625g，甘油0.625g；

2)制漿：將去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、白糊精、甘油置于不銹鋼球磨罐中，置于行星球磨機上在300r/min下球磨半小時后加入硼化鈦粉末、鎳粉和鉬粉，再加入300g不銹鋼球磨球(大球：中球：小球質(zhì)量比為3：5：2，球料比為6：1)進(jìn)行球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為12h，得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿；

3)噴霧干燥造粒：將步驟2)所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿直接噴入噴霧干燥造粒儀中，經(jīng)噴霧干燥造粒得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體，噴霧干燥造粒儀入口溫度為175℃，出口溫度為90～105℃，泵速為8％，空氣流量為55m³/h。

本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿在剪切率值為68/s時的粘度為28.49mpa·s，所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體粒徑d50為2.586μm，比表面積為3.72m²/g，松裝密度為0.77g.cm^-3，休止角為28°，將造粒粉在20mpa下進(jìn)行干壓成型，然后在200mpa下進(jìn)行冷等靜壓成型后，測得素胚的密度為2.72g.cm^-3，相對致密度為54％。

實施例4

一種tib2-ni-mo復(fù)合粉體的水基噴霧造粒方法，步驟如下：

1)配料：將各原料按照以下質(zhì)量重量百分比配料：硼化鈦粉末40g，鎳粉6g，鉬粉4g，去離子水50ml，分散劑0.5g，粘結(jié)劑a2.75g，潤滑劑a1g，白糊精0.5g，甘油0.5g；

2)制漿：將去離子水、分散劑、粘結(jié)劑a、潤滑劑a、白糊精、甘油置于不銹鋼球磨罐中，置于行星球磨機上在300r/min下球磨半小時后加入硼化鈦粉末、鎳粉和鉬粉，再加入300g不銹鋼球磨球(大球：中球：小球質(zhì)量比為3：5：2，球料比為6：1)進(jìn)行球磨混料，球磨轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為18h，得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿；

3)噴霧干燥造粒：將步驟2)所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿直接噴入噴霧干燥造粒儀中，經(jīng)噴霧干燥造粒得到tib2-ni-mo復(fù)合粉體，噴霧干燥造粒儀入口溫度為175℃，出口溫度為90～105℃，泵速為8％，空氣流量為60m³/h。

本實施例所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體料漿在剪切率值為68/s時的粘度為33.16mpa·s，所得tib2-ni-mo復(fù)合粉體粒徑d50為2.353μm，比表面積為3.80m²/g，松裝密度為0.82g.cm^-3，休止角為25°，將造粒粉在25mpa下進(jìn)行干壓成型，然后在200mpa下進(jìn)行冷等靜壓成型后，測得素胚的密度為2.77g.cm^-3，相對致密度為55％。