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碳化硼-硼化锆-铜镍 电极材料及制备方法和应用

阅读：758发布：2021-04-10

专利汇可以提供碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料及制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且碳化硼 -硼化锆- 铜镍电极材料及制备方法和应用，本发明属于电火花加工电极材料应用技术领域，它为了解决现有电加工机床上的电极材料的导电性差和抗烧蚀性较差的问题。碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分比由55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末制成。制备方法：一、将各原料置于球磨机中湿法球磨混合，得到浆料；二、浆料置于真空条件下烘干，研碎得到混合粉料；三、混合粉料置于氩氢气体的保护下高温烧结，完成电极材料的制备。本发明制备的复合电极材料的电阻率为(1.3-3.0)×10-5Ω/m，线烧蚀率为(0.001～0.1)s/min，显示了良好的导电性和抗烧蚀性。，下面是碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料及制备方法和应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料，其特征在于该碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分含量由55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末制成，其中铜镍混合粉末是由质量比为9:1的铜粉与镍粉混合而成。
2.根据权利要求1所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料，其特征在于所述的碳化硼粉末、硼化锆粉末和铜镍合金粉末的纯度均不小于98％。
3.根据权利要求1所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料，其特征在于所述的碳化硼粉末的粒径不大于10μm，硼化锆粉末的粒径不大于5μm，铜粉和镍粉的粒径不大于
10μm。
4.根据权利要求1所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料，其特征在于碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分含量由60％的碳化硼粉末，25％的硼化锆粉末和15％的铜镍混合粉末制成。
5.碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法，其特征在于是按下列步骤实现：
一、按质量百分含量称取55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和
5％～15％的铜镍混合粉末作为原料，然后将称取的原料置于球磨机中，采用湿法球磨将原料混合均匀，得到浆料；
二、将步骤一得到的浆料置于真空条件下烘干，烘干后的浆料研碎得到混合粉料；
三、将步骤二得到的混合粉料置于氩氢混合气体的保护下，在气氛压力不大于
5
1×10Pa，温度为1800℃～1850℃，烧结压力为30MPa～40MPa的条件下保温烧结1h～3h，得到碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料；
其中步骤一中所述的铜镍混合粉末由质量比为9:1的铜粉与镍粉组成。
6.根据权利要求5所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的湿法球磨是以无水乙醇为分散剂，无水乙醇的用量为原料总体积的1～2倍。
7.根据权利要求5所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的球磨机为行星式球磨机，球磨机的转速为220r/min～400r/min，球料质量比为(5～8)∶1。
8.根据权利要求5所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法，其特征在于步骤二中烘干的温度为70℃～80℃。
9.根据权利要求5所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的氩氢混合气体是由体积比为95％的氩气与5％的氢气组成的。
10.碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的应用，其特征在于碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料应用作为电火花加工电极材料。

说明书全文

碳化硼-硼化锆-铜镍 电极材料及制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于电火花加工电极材料应用技术领域，具体涉及一种碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 精密电加工机床的加工质量主要取决于电极材料，其中电极材料的导电特性及抗烧蚀性对加工表面质量影响最大。材料的导电性好可以确保加工电极与工件间的顺利引弧和放电，利于被加工材料的去除(烧蚀)；材料的抗烧蚀性好可以减少电加工过程中的电极烧损，提高加工形状的精度。对于传统的电加工通常选择紫铜做电极材料，其导电性优良，但抗烧蚀性不好，加工过程中需消耗大量的铜，造成极大的资源浪费。

[0003] 制备新型电极材料在技术上的重要性主要体现良好的导电性又具有良好的抗高温烧蚀性。因此新型电极材料的研究受到科学界和工业界的关注。而现有的碳化硼基复合材料主要在磨料领域中使用，在精密电加工的电极材料中的应用还未见报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决现有精密电加工机床上的电极材料的导电性较差，抗烧蚀性较差的问题，而提供一种碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料及制备方法和应用。

[0005] 本发明碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分含量由55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末制成，其中铜镍混合粉末是由质量比为9:1的铜粉与镍粉混合而成。

[0006] 本发明碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法按下列步骤实现：

[0007] 一、按质量百分含量称取55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末作为原料，然后将称取的原料置于球磨机中，采用湿法球磨将原料混合均匀，得到浆料；

[0008] 二、将步骤一得到的浆料置于真空条件下烘干，烘干后的浆料研碎得到混合粉料；

[0009] 三、将步骤二得到的混合粉料置于氩氢混合气体的保护下，在气氛压力不大于5
1×10Pa，温度为1800℃～1850℃，烧结压力为30MPa～40MPa的条件下保温烧结1h～3h，得到碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料；

[0010] 其中步骤一中所述的铜镍混合粉末由质量比为9:1的铜粉与镍粉组成。

[0011] 本发明所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料应用作为电火花加工电极材料。

[0012] 本发明通过将硼化锆粉及铜镍粉引入到碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料体系中，一方面大幅提高了碳化硼基复合材料的导电性能，另一方面提高了材料的高温强度和抗烧蚀性，同时利用机械合金化降低了碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料的烧结温度，从而制备出性能优良的碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料。本发明制备得到的碳化硼-硼化锆-铜镍复-5合材料的室温抗拉强度为200MPa～300MPa，电阻率为(1.3-3.0)×10 Ω/m，线烧蚀率为(0.001～0.1)s/min。
附图说明

[0013] 图1为本发明碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的扫描电镜图。

具体实施方式

[0014] 具体实施方式一：本实施方式碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分含量由55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末制成，其中铜镍混合粉末是由质量比为9:1的铜粉与镍粉混合而成。

[0015] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的碳化硼粉末、硼化锆粉末和铜镍合金粉末的纯度均不小于98％。

[0016] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述的碳化硼粉末的粒径不大于10μm，硼化锆粉末的粒径不大于5μm，铜粉和镍粉的粒径不大于10μm。

[0017] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料按质量百分含量由60％的碳化硼粉末，25％的硼化锆粉末和15％的铜镍混合粉末制成。

[0018] 具体实施方式五：本实施方式碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法按下列步骤实现：

[0019] 一、按质量百分含量称取55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化锆粉末和5％～15％的铜镍混合粉末作为原料，然后将称取的原料置于球磨机中，采用湿法球磨将原料混合均匀，得到浆料；

[0020] 二、将步骤一得到的浆料置于真空条件下烘干，烘干后的浆料研碎得到混合粉料；

[0021] 三、将步骤二得到的混合粉料置于氩氢混合气体的保护下，在气氛压力不大于5
1×10Pa，温度为1800℃～1850℃，烧结压力为30MPa～40MPa的条件下保温烧结1h～3h，得到碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料；

[0022] 其中步骤一中所述的铜镍混合粉末由质量比为9:1的铜粉与镍粉组成。

[0023] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一中所述的湿法球磨是以无水乙醇为分散剂，无水乙醇的用量为原料总体积的1～2倍。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。

[0024] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六不同的是步骤一中所述的球磨机为行星式球磨机，球磨机的转速为220r/min～400r/min，球料质量比为(5～8)∶1。其它步骤及参数与具体实施方式五或六相同。

[0025] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是步骤二中烘干的温度为70℃～80℃。其它步骤及参数与具体实施方式五至七之一相同。

[0026] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是步骤三中所述的氩氢混合气体是由体积比为95％的氩气与5％的氢气组成的。

[0027] 具体实施方式十：本实施方式应用具体实施方式一所述的碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料应用作为电火花加工电极材料。

[0028] 具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是对碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料进行平面、曲面、螺纹及孔的电火花加工。

[0029] 实施例一：本实施例碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法按下列步骤实现：

[0030] 一、按质量百分含量称取60％的碳化硼粉末，25％的硼化锆粉末和15％的铜镍混合粉末作为原料，然后将称取的原料置于球磨机中，以无水乙醇为分散剂，在球磨机的转速为400r/min，球料比为5∶1的条件下球磨混合8h，得到浆料；

[0031] 二、将步骤一得到的浆料在温度为80℃的真空条件下烘干，烘干后的浆料置于玛瑙研钵中研碎，得到混合粉料；

[0032] 三、将步骤二得到的混合粉料置于氩氢混合气体的保护下，在气氛压力5×103Pa，温度为1850℃，烧结压力为30MPa的条件下保温烧结1h，得到碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料；

[0033] 其中步骤一中所述的铜镍混合粉末由质量比为9:1的铜粉与镍粉组成。

[0034] 本实施例步骤一中无水乙醇的用量为原料总体积的1倍。

[0035] 实施例二：本实施例与实施例一不同的是步骤一按质量百分含量称取65％的碳化硼粉末，30％的硼化锆粉末和5％的铜镍混合粉末作为原料。

[0036] 实施例三：本实施例与实施例一不同的是步骤一按质量百分含量称取55％的碳化硼粉末，35％的硼化锆粉末和10％的铜镍混合粉末作为原料。

[0037] 实施例四：本实施例碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料的制备方法按下列步骤实现：

[0038] 一、按质量百分含量称取60％的碳化硼粉末，32％的硼化锆粉末和8％的铜镍混合粉末作为原料，然后将称取的原料置于球磨机中，以无水乙醇为分散剂，在球磨机的转速为220rpm，球料比为8∶1的条件下球磨混合10h，得到浆料；

[0039] 二、将步骤一得到的浆料在温度为70℃的真空条件下烘干，烘干后的浆料置于玛瑙研钵中研碎，得到混合粉料；

[0040] 三、将步骤二得到的混合粉料置于氩氢混合气体的保护下，在气氛压力7×104Pa，温度为1800℃，烧结压力为35MPa的条件下保温烧结2h，得到碳化硼-硼化锆-铜镍电极材料；

[0041] 其中步骤一中所述的铜镍混合粉末由质量比为9:1的铜粉与镍粉组成。

[0042] 本实施例步骤一中无水乙醇的用量为原料总体积的2倍。

[0043] 实施例五：本实施例与实施例四不同的是步骤一按质量百分含量称取56％的碳化硼粉末，32％的硼化锆粉末和12％的铜镍混合粉末作为原料。

[0044] 实施例六：本实施例与实施例四不同的是步骤一按质量百分含量称取64％的碳化硼粉末，30％的硼化锆粉末和6％的铜镍混合粉末作为原料。

[0045] 对实施例一至实施例六得到的碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料切割成标距为3
3×4×36mm 的抗弯试样和Φ3mm×20mm电阻率测试试样，并对试样表面进行抛光处理，然后对抛光后的试样进行力学性能和电阻率测试，其测试结果见表1。表2为碳化硼-硼化锆-铜镍复合材料抗烧蚀性能测试数据。

[0046] 表1

[0047]

[0048] 表2

[0049]

标题	发布/更新时间	阅读量
碳刷	2020-05-11	127
一种碳刷	2020-05-12	765
含碳材料	2020-05-12	690
碳刷	2020-05-11	307
丙碳脱碳工艺及其装置	2020-05-13	723
一种碳碳发热体结构	2020-05-13	351
一种碳酸钙碳化塔	2020-05-13	675
一种碳刷	2020-05-12	892
碳/碳复合材料坩埚	2020-05-13	429
一种高效碳酸钙碳化塔	2020-05-12	348

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