碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料及制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料及制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明屬于電火花加工電極材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，它為了解決現(xiàn)有電加工機床上的電極材料的導(dǎo)電性差和抗燒蝕性較差的問題。碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料按質(zhì)量百分比由55％～65％的碳化硼粉末，20％～40％的硼化鋯粉末和5％～15％的銅鎳混合粉末制成。制備方法：一、將各原料置于球磨機中濕法球磨混合，得到漿料；二、漿料置于真空條件下烘干，研碎得到混合粉料；三、混合粉料置于氬氫氣體的保護下高溫?zé)Y(jié)，完成電極材料的制備。本發(fā)明制備的復(fù)合電極材料的電阻率為(1.3-3.0)×10-5Ω/m，線燒蝕率為(0.001～0.1)s/min，顯示了良好的導(dǎo)電性和抗燒蝕性。
【專利說明】【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于電火花加工電極材料應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種碳化硼-硼化 鋯-銅鎳復(fù)合材料及其制備方法。 碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料及制備方法和應(yīng)用 【背景技術(shù)】
[0002] 精密電加工機床的加工質(zhì)量主要取決于電極材料，其中電極材料的導(dǎo)電特性及抗 燒蝕性對加工表面質(zhì)量影響最大。材料的導(dǎo)電性好可以確保加工電極與工件間的順利引弧 和放電，利于被加工材料的去除（燒蝕）；材料的抗燒蝕性好可以減少電加工過程中的電極 燒損，提高加工形狀的精度。對于傳統(tǒng)的電加工通常選擇紫銅做電極材料，其導(dǎo)電性優(yōu)良， 但抗燒蝕性不好，加工過程中需消耗大量的銅，造成極大的資源浪費。
[0003] 制備新型電極材料在技術(shù)上的重要性主要體現(xiàn)良好的導(dǎo)電性又具有良好的抗高 溫?zé)g性。因此新型電極材料的研究受到科學(xué)界和工業(yè)界的關(guān)注。而現(xiàn)有的碳化硼基復(fù)合 材料主要在磨料領(lǐng)域中使用，在精密電加工的電極材料中的應(yīng)用還未見報道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有精密電加工機床上的電極材料的導(dǎo)電性較差，抗燒 蝕性較差的問題，而提供一種碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料及制備方法和應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料按質(zhì)量百分含量由55%?65%的碳化硼 粉末，20 %?40 %的硼化鋯粉末和5 %?15 %的銅鎳混合粉末制成，其中銅鎳混合粉末是 由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉混合而成。
[0006] 本發(fā)明碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法按下列步驟實現(xiàn)：
[0007] -、按質(zhì)量百分含量稱取55 %?65 %的碳化硼粉末，20 %?40 %的硼化鋯粉末和 5 %?15 %的銅鎳混合粉末作為原料，然后將稱取的原料置于球磨機中，采用濕法球磨將原 料混合均勻，得到漿料；
[0008] 二、將步驟一得到的漿料置于真空條件下烘干，烘干后的漿料研碎得到混合粉 料；
[0009] 三、將步驟二得到的混合粉料置于氬氫混合氣體的保護下，在氣氛壓力不大于 1 X 105Pa，溫度為1800°C?1850°C，燒結(jié)壓力為30MPa?40MPa的條件下保溫?zé)Y(jié)lh?3h， 得到碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料；
[〇〇1〇] 其中步驟一中所述的銅鎳混合粉末由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉組成。
[0011] 本發(fā)明所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料應(yīng)用作為電火花加工電極材料。
[0012] 本發(fā)明通過將硼化鋯粉及銅鎳粉引入到碳化硼-硼化鋯-銅鎳復(fù)合材料體系中， 一方面大幅提高了碳化硼基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，另一方面提高了材料的高溫強度和抗燒 蝕性，同時利用機械合金化降低了碳化硼-硼化鋯-銅鎳復(fù)合材料的燒結(jié)溫度，從而制備出 性能優(yōu)良的碳化硼-硼化鋯-銅鎳復(fù)合材料。本發(fā)明制備得到的碳化硼-硼化鋯-銅鎳復(fù) 合材料的室溫抗拉強度為200MPa?300MPa，電阻率為（1. 3-3. 0) X 10_5 Ω /m，線燒蝕率為 (0· 001 ?0· 1) s/min。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的掃描電鏡圖。 【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0014] 一：本實施方式碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料按質(zhì)量百分含量由 55%?65 %的碳化硼粉末，20 %?40%的硼化鋯粉末和5%?15 %的銅鎳混合粉末制成， 其中銅鎳混合粉末是由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉混合而成。
【具體實施方式】 [0015] 二：本實施方式與一不同的是所述的碳化硼粉末、硼 化鋯粉末和銅鎳合金粉末的純度均不小于98%。
【具體實施方式】 [0016] 三：本實施方式與一或二不同的是所述的碳化硼粉末 的粒徑不大于10 μ m，硼化鋯粉末的粒徑不大于5 μ m，銅粉和鎳粉的粒徑不大于10 μ m。
【具體實施方式】 [0017] 四：本實施方式與一至三之一不同的是碳化硼-硼化 鋯-銅鎳電極材料按質(zhì)量百分含量由60 %的碳化硼粉末，25 %的硼化鋯粉末和15 %的銅鎳 混合粉末制成。
【具體實施方式】 [0018] 五：本實施方式碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法按下列 步驟實現(xiàn)：
[0019] 一、按質(zhì)量百分含量稱取55 %?65 %的碳化硼粉末，20 %?40 %的硼化鋯粉末和 5 %?15 %的銅鎳混合粉末作為原料，然后將稱取的原料置于球磨機中，采用濕法球磨將原 料混合均勻，得到漿料；
[0020] 二、將步驟一得到的漿料置于真空條件下烘干，烘干后的漿料研碎得到混合粉 料；
[0021] 三、將步驟二得到的混合粉料置于氬氫混合氣體的保護下，在氣氛壓力不大于 1 X 105Pa，溫度為1800°C?1850°C，燒結(jié)壓力為30MPa?40MPa的條件下保溫?zé)Y(jié)lh?3h， 得到碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料；
[0022] 其中步驟一中所述的銅鎳混合粉末由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉組成。
【具體實施方式】 [0023] 六：本實施方式與五不同的是步驟一中所述的濕法球 磨是以無水乙醇為分散劑，無水乙醇的用量為原料總體積的1?2倍。其它步驟及參數(shù)與 五相同。
【具體實施方式】 [0024] 七：本實施方式與五或六不同的是步驟一中所述的球 磨機為行星式球磨機，球磨機的轉(zhuǎn)速為220r/min?400r/min，球料質(zhì)量比為（5?8) : 1。 其它步驟及參數(shù)與五或六相同。
【具體實施方式】 [0025] 八：本實施方式與五至七之一不同的是步驟二中烘干 的溫度為70°C?80°C。其它步驟及參數(shù)與五至七之一相同。
【具體實施方式】 [0026] 九：本實施方式與五至八之一不同的是步驟三中所述 的氦氫混合氣體是由體積比為95%的氦氣與5%的氫氣組成的。
【具體實施方式】 [0027] 十：本實施方式應(yīng)用一所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳 電極材料應(yīng)用作為電火花加工電極材料。
【具體實施方式】 [0028] 十一：本實施方式與十不同的是對碳化硼-硼化 鋯-銅鎳復(fù)合材料進行平面、曲面、螺紋及孔的電火花加工。
[0029] 實施例一：本實施例碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法按下列步驟實 現(xiàn)：
[0030] 一、按質(zhì)量百分含量稱取60%的碳化硼粉末，25%的硼化鋯粉末和15%的銅鎳混 合粉末作為原料，然后將稱取的原料置于球磨機中，以無水乙醇為分散劑，在球磨機的轉(zhuǎn)速 為400r/min，球料比為5 : 1的條件下球磨混合8h，得到楽料；
[0031] 二、將步驟一得到的漿料在溫度為80°C的真空條件下烘干，烘干后的漿料置于瑪 瑙研缽中研碎，得到混合粉料；
[0032] 三、將步驟二得到的混合粉料置于氬氫混合氣體的保護下，在氣氛壓力5X103Pa， 溫度為1850°C，燒結(jié)壓力為30MPa的條件下保溫?zé)Y(jié)lh，得到碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極 材料；
[0033] 其中步驟一中所述的銅鎳混合粉末由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉組成。
[〇〇34] 本實施例步驟一中無水乙醇的用量為原料總體積的1倍。
[0035] 實施例二：本實施例與實施例一不同的是步驟一按質(zhì)量百分含量稱取65%的碳 化硼粉末，30%的硼化鋯粉末和5%的銅鎳混合粉末作為原料。
[0036] 實施例三：本實施例與實施例一不同的是步驟一按質(zhì)量百分含量稱取55 %的碳 化硼粉末，35%的硼化鋯粉末和10%的銅鎳混合粉末作為原料。
[〇〇37] 實施例四：本實施例碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法按下列步驟實 現(xiàn)：
[0038] 一、按質(zhì)量百分含量稱取60%的碳化硼粉末，32%的硼化鋯粉末和8%的銅鎳混 合粉末作為原料，然后將稱取的原料置于球磨機中，以無水乙醇為分散劑，在球磨機的轉(zhuǎn)速 為220rpm，球料比為8 : 1的條件下球磨混合10h，得到漿料；
[0039] 二、將步驟一得到的漿料在溫度為70°C的真空條件下烘干，烘干后的漿料置于瑪 瑙研缽中研碎，得到混合粉料；
[0040] 三、將步驟二得到的混合粉料置于氬氫混合氣體的保護下，在氣氛壓力7X104Pa， 溫度為1800°C，燒結(jié)壓力為35MPa的條件下保溫?zé)Y(jié)2h，得到碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極 材料；
[0041] 其中步驟一中所述的銅鎳混合粉末由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉組成。
[0042] 本實施例步驟一中無水乙醇的用量為原料總體積的2倍。
[0043] 實施例五：本實施例與實施例四不同的是步驟一按質(zhì)量百分含量稱取56%的碳 化硼粉末，32%的硼化鋯粉末和12%的銅鎳混合粉末作為原料。
[0044] 實施例六：本實施例與實施例四不同的是步驟一按質(zhì)量百分含量稱取64%的碳 化硼粉末，30%的硼化鋯粉末和6%的銅鎳混合粉末作為原料。
[0045] 對實施例一至實施例六得到的碳化硼-硼化鋯-銅鎳復(fù)合材料切割成標(biāo)距為 3X4X 36mm3的抗彎試樣和Φ3πιπιΧ 20mm電阻率測試試樣，并對試樣表面進行拋光處理，然 后對拋光后的試樣進行力學(xué)性能和電阻率測試，其測試結(jié)果見表1。表2為碳化硼-硼化 鋯-銅鎳復(fù)合材料抗燒蝕性能測試數(shù)據(jù)。
[0046] 表 1
[0047]
【權(quán)利要求】
1. 碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料，其特征在于該碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料按 質(zhì)量百分含量由55 %?65 %的碳化硼粉末，20 %?40 %的硼化鋯粉末和5 %?15 %的銅鎳 混合粉末制成，其中銅鎳混合粉末是由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉混合而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料，其特征在于所述的碳化硼 粉末、硼化鋯粉末和銅鎳合金粉末的純度均不小于98%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料，其特征在于所述的碳化 硼粉末的粒徑不大于10 μ m，硼化鋯粉末的粒徑不大于5 μ m，銅粉和鎳粉的粒徑不大于 10 μ m〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料，其特征在于碳化硼-硼化 鋯-銅鎳電極材料按質(zhì)量百分含量由60 %的碳化硼粉末，25 %的硼化鋯粉末和15 %的銅鎳 混合粉末制成。
5. 碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法，其特征在于是按下列步驟實現(xiàn)： 一、 按質(zhì)量百分含量稱取55 %?65 %的碳化硼粉末，20 %?40 %的硼化鋯粉末和 5 %?15 %的銅鎳混合粉末作為原料，然后將稱取的原料置于球磨機中，采用濕法球磨將原 料混合均勻，得到漿料； 二、 將步驟一得到的漿料置于真空條件下烘干，烘干后的漿料研碎得到混合粉料； 三、 將步驟二得到的混合粉料置于氬氫混合氣體的保護下，在氣氛壓力不大于 1 X 105Pa，溫度為1800°C?1850°C，燒結(jié)壓力為30MPa?40MPa的條件下保溫?zé)Y(jié)lh?3h， 得到碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料； 其中步驟一中所述的銅鎳混合粉末由質(zhì)量比為9:1的銅粉與鎳粉組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法，其特征在于步 驟一中所述的濕法球磨是以無水乙醇為分散劑，無水乙醇的用量為原料總體積的1?2倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法，其特征在于步 驟一中所述的球磨機為行星式球磨機，球磨機的轉(zhuǎn)速為220r/min?400r/min，球料質(zhì)量比 為（5 ?8) : 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法，其特征在于步 驟二中烘干的溫度為70°C?80°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的制備方法，其特征在于步 驟三中所述的氬氫混合氣體是由體積比為95%的氬氣與5%的氫氣組成的。
10. 碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材料的應(yīng)用，其特征在于碳化硼-硼化鋯-銅鎳電極材 料應(yīng)用作為電火花加工電極材料。
【文檔編號】B23H1/06GK104043882SQ201410319933
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】韓文波, 張繼紅 申請人:牡丹江金鋼鉆碳化硼有限公司