專利名稱：一種硼化鉿HfB₂抗燒蝕粉體的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法。
背景技術：
HfB2具有高熔點、高硬度和良好的的傳熱、導電性能等特性，是ー種性能優異的超高溫陶瓷材料。除了可以應用在空天飛行器的鼻錐和前緣之外，還可用于發動機、熔融金屬的坩堝、切削工具和耐磨涂層等。HfB2價格昂貴，致密比較困難，在エ藝過程中容易混入難除掉的雜質。在制備エ藝方面，傳統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速度太快，反應往往進行得不完全，雜質相應的也會較多，而且其反應過程、產物結構及性質難以控制。化學氣相滲透法合成適用于進行化學氣相滲透的先驅體氣源難度大，エ藝對設備要求高、投入大、エ藝周期長。魏春城，田貴山，孟凡濤，馮柳等人于2009年在硅酸鹽通報第28卷第I期公開了名為“硼化鉿粉體的制備與表征”的文獻，分別采用活性炭和碳纖維作為還原劑，通過碳熱還原法，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活性差，導致反應不完全。

發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，克服現有技術制備HfB2粉體雜質較多，純度不高，原料昂貴，エ藝周期長等問題。技術方案ー種硼化鉿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、酚醛樹脂分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4,H3BO3及酚醛樹脂的摩爾比為I : I : I I : 7 : 14，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勻備用；所述酚醛樹脂的殘碳率為60% ；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調節溶液的pH值為4 4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；步驟3 :將制得的濕凝膠在烘箱內60 100°C烘干處理20 30小吋，再經球磨機球磨20-30h，設置轉速為220 270r/min，正反換向運行周期設置為15_30min步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護下將步驟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。有益效果本發明提出的ー種硼化鉿HfB2抗燒蝕粉體的制備方法，將無機鹽先驅體轉化為醇溶膠，干燥球磨制成納米粉體，増加反應活性，同時采用酚醛樹脂作為碳源，均勻地散布于醇溶膠內，有利于先驅體在高溫下反應的均勻性，從而提高了制得粉體的純度(98% )，在短周期(2天)內制備HfB2粉體。有益效果是由于將無機鹽和酚醛溶解至無水こ醇制成醇溶液，充分攪拌成混合溶液并利用溶膠-凝膠法制成納米粉體，提高了前驅粉體混合的均勻性，有效地增加了粉體的反應活性，從而在短周期內制備了高純度的HfB2粉體，且成本低廉，操作簡單。


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

現結合實施例、附圖對本發明作進ー步描述實例I :步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹脂(殘碳率為60% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹脂摩爾比為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)調節溶液的PH值為4-4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內80°C烘干處理24小吋，再經行星式球磨機球磨24h,設置轉速為250r/min,正反換向運行周期設置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護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。實例2 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹脂(殘碳率為60% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹脂摩爾比為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)調節溶液的PH值為4-4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內80°C烘干處理24小吋，再經行星式球磨機球磨24h,設置轉速為250r/min,正反換向運行周期設置為20min步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護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。實例3 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹脂(殘碳率為60% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3B03及酚醛樹脂摩爾比為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)調節溶液的PH值為4-4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；
步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內80°C烘干處理24小吋，再經行星式球磨機球磨24h,設置轉速為250r/min,正反換向運行周期設置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護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。實例4 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹脂(殘碳率為60% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3BO3及酚醛樹脂摩爾比為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)調節溶液的PH值為4-4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；
步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內80°C烘干處理24小吋，再經行星式球磨機球磨24h,設置轉速為250r/min,正反換向運行周期設置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護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。實例5 步驟I :將氯化鉿(HfCl4)、硼酸(H3BO3)、酚醛樹脂(殘碳率為60% )分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4、H3B03及酚醛樹脂摩爾比為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)調節溶液的PH值為4-4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠；步驟3 :將制得的三種濕凝膠在烘箱內80°C烘干處理24小吋，再經行星式球磨機球磨24h,設置轉速為250r/min,正反換向運行周期設置為20min ；步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護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、酚醛樹脂分別溶于酒精溶液，其中，HfCl4, H3BO3及酚醛樹脂的摩爾比為I : I : I I : 7 : 14，用磁力攪拌器將溶液分別攪拌均勻備用；所述酚醛樹脂的殘碳率為60% ； 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調節溶液的pH值為4 4. 5，充分攪拌后制得濕凝膠； 步驟3 :將制得的濕凝膠在烘箱內60 100°C烘干處理20 30小時，再經球磨機球磨20-30h，設置轉速為220 270r/min，正反換向運行周期設置為15_30min 步驟4 :在400 600ml/minAr氣保護下將步驟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，其特點如下將HfCl4、H3BO3、酚醛樹脂分別溶于無水乙醇中，將制得的醇溶液混合后滴入濃氨水調pH值至4-4.5使溶液轉變為溶膠，并最終形成凝膠。將凝膠置于烘箱中60-100℃烘干20-30小時后，得到干凝膠，將干凝膠球磨后再經1400-1800℃高溫熱處理得到純度較高的HfB2粉體。本研究采用了無機鹽醇溶液的先驅體轉化，結合溶膠凝膠及碳熱還原反應，制備出了低成本短周期高純度的HfB2粉體。
文檔編號C01B35/04GK102659131SQ20121001587
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者付前剛, 姚棟嘉, 張東生, 李克智, 李賀軍, 王永杰 申請人:西北工業大學