一种合成复合材料的生产工艺

摘要

本发明涉及一种合成复合材料的生产工艺，将材料置于培烧炉中焙烧，焙烧完成后，将焙烧好的材料置于模具内放入六面顶压机上进行合成；所述焙烧的温度为800‑1400℃，焙烧在惰性气氛下进行，在焙烧炉中焙烧时，将材料置于C‑N复合材料中，使其与焙烧炉炉壁隔离。通过本发明的生产工艺，生产节约用电50％以上，效率提高80％以上，压机合成时间短，制得的产品质量稳定。

权利要求

1.一种合成复合材料的生产工艺，其特征在于，将材料使用C-N复合材料盒装，盒装后，将多份盒装后的复合块同时置于焙烧炉中焙烧；焙烧完成后，将焙烧好的材料置于模具内放入六面顶压机上进行合成；所述焙烧的温度为800-1400℃，焙烧在惰性气氛下进行；在焙烧炉中焙烧时，将材料置于C-N复合材料中，使其与焙烧炉炉壁隔离；所述材料选自金刚石与硬质合金、立方氮化硼与硬质合金、硅与金刚石中的一种；所述材料为复合材料合成块；

所述C-N复合材料中，C含量为60％-90％，N含量为10％-40％。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，在焙烧炉中焙烧时，将材料密闭于C-N复合材料制成的容器中，使其与焙烧炉的炉壁隔离。

3.根据权利要求1-2任一项所述的生产工艺，其特征在于，焙烧后的复合材料组装成的复合合成块放入六面顶压机上进行合成的温度为1300-1500℃。

4.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于，焙烧后的复合材料组装成的复合合成块放入六面顶压机上进行合成的时间为40-50s。

5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，焙烧时间为20-30min。

6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述惰性气氛为氩气气氛。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，六面顶压机上进行合成的压力为80-

100MPa。

8.根据权利要求1或7所述的生产工艺，其特征在于，所使用的模具为叶腊石模具。

说明书

一种合成复合材料的生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种合成复合材料的生产工艺。

背景技术

[0002] 在我国的合成复合材料行业中，像金刚石与硬质合金、立方氮化硼与合金、硅于金刚石组成的新型复合材料的生产工艺，在实际生产过程中，早已成功应用。尽管各企业生产的产品规格型号有所不同，但在生产工艺上基本都差不多，将装配完好的复合材料合成块，直接放置在六面顶压机上通过合成的生产方式，让两种完全不同性质的材料，组成一种全新的复合材料制品，这种制品无论体积大小，都是直接在六面顶压机上合成出来的，每一个完成的合成工艺回次的完成时间最少也在十分钟以上，长的达一个小时单机生产效率和工作效率低，而且耗电量高，能耗大，生产成本高。

[0003] 针对这种情况，在专利文献201110238764.0中，发明人提出了将其先在低温下焙烧，然后再在六面顶压机上合成的方法，该方法对上述问题得到了较为有效的改善。但其仍然存在处理时间长、处理效率低、耗电量大、成本高以及获得的产品质量不稳定的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的旨在提供一种节约电50％以上，效率提高80％以上，处理时间短，制备得到的产品质量稳定的合成复合材料的生产工艺。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种合成复合材料的生产工艺，将材料置于培烧炉中焙烧，焙烧完成后，将焙烧好的材料置于模具内放入六面顶压机上进行合成；所述焙烧的温度为800-1400℃，焙烧在惰性气氛下进行；在焙烧炉中焙烧时，将材料置于C-N复合材料中，使其与焙烧炉炉壁隔离。

[0007] 本发明主要是对现有的复合材料的合成工艺的改进，对具体所使用的材料种类没有特殊的要求。

[0008] 所述材料优选选自金刚石与硬质合金、立方氮化硼与硬质合金、硅与金刚石中的一种。

[0009] 在焙烧炉中焙烧时，优选将材料密闭于C-N复合材料制成的容器中，使其与焙烧炉的炉壁隔离。

[0010] 在焙烧炉中焙烧时，进一步优选将材料使用C-N复合材料盒装，盒装后，将多份盒装后的复合块同时置于焙烧炉中焙烧。

[0011] 每块复合合成块焙烧时间为20-30min。

[0012] 单块复合合成块耗电0.8度。

[0013] 所述惰性气氛优选为氩气气氛。

[0014] 焙烧后的复合材料母料装配成型合成块放入六面顶压机上进行合成的温度为1300-1500℃。

[0015] 焙烧后的复合合成块放入六面顶压机上进行合成的时间为40-50s。

[0016] 所述C-N复合材料中，C含量为60％-90％，N含量为10％-40％。

[0017] 例如，所使用的C-N复合材料可以使用炎陵金石新材料有限公司以及长沙南方博云新材料有限公司制备的产品型号为CN20/18、CN60/50的产品等。

[0018] 六面顶压机上进行合成的压力优选为80-100MPa。

[0019] 所使用的模具为叶腊石模具。

[0020] 对所述的C-N复合材料没有特殊的要求，可以使用市场上购买的各种C-N复合材料。

[0021] 将C-N复合材料按技术要求的尺寸，通过机械加工的方式，加工成一个可密封的圆锥形容器，针对不同性质的复合材料的焙烧和高温高压合成需求，配备电阻率相适配的C-N容器。

[0022] 在发明人之前的研究过程中，发现通过先焙烧后压机处理的工艺虽然能够避免单纯的压机处理出现豁口的情况的出现，但其在600-700℃下的相对低温处理所需要的时间长，得到的效果不佳，还是需要在后续的压机过程中进行较长时间的处理才能得到较好的产品，且其在焙烧过程中，一次仅能处理单批次的产品，所处理的量有限，这一系列的问题使其虽然能够在一定程度上解决复合合成块在六面顶压机上进行合成过程中回次时间长，耗电量高的问题，但其整体效果还是不理想的，还是存在处理时间较长，成本高，耗电量大，效率低以及低温加压机高温处理所获得的产品质量不稳定的问题。

[0023] 针对上述的情况，发明人一开始也觉得束手无策，因为如果单纯地只是升高焙烧过程中的温度，会导致金刚石高温氧化，且会出现粘结，导致根本无法进行后续的压机处理过程。为此，升高焙烧温度也是不可行的。为此，发明人之前的降低温度的思路看似还较为可行。

[0024] 但是通过不断的研究，发明人通过转变思路，在实验过程中，将焙烧的温度调节至800-1400℃，且进一步通过控制焙烧在惰性气氛下进行，不仅如此，在焙烧炉中焙烧时，将复合材料通过C-N复合材料与焙烧炉炉壁隔离，最终获得了本发明的技术方案，本发明的方案不仅实际可行，且可节约电50％以上，效率提高80％以上，在六面顶液压压机上合成的时间短，制得的产品质量稳定。

[0025] 在具体的焙烧过程中，通过将复合材料使用C-N复合材料盒装，盒装后，将多份盒装后的复合块同时置于焙烧炉中焙烧。这样可以通过一次焙烧过程处理多份复合合成块，大大降低电损耗，提高处理效率，且不会出现焙烧炉和复合块粘结的现象，同时金刚石不会由于高温被氧化，能够得到质量稳定的产品。而这样的处理之后，得到的焙烧后的复合合成块在压机中仅需短短的40-50s的加温时间，就能够得到理想的产物。

具体实施方式

[0026] 以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

[0027] 实施例1

[0028] 将已完成装配的人造金刚石与硬质合金(型号YG8合金)复合合成块，放置在烤箱中保存备用，保存温度为80-140℃，当开始一个新的合成工艺回次时，将烤箱中保存的复合合成块取出，使用C-N复合材料盒装后再加入焙烧炉(实耗功率2千瓦)中进行高温焙烧，焙烧温度为850℃，焙烧在氩气气氛下进行，经过30分钟的焙烧后，取出焙烧炉中的复合合成块，放入六面顶压机中进行合成，合成的温度为1300-1500℃，合成时间为40-50s后就得到了合格的产品。

[0029] 在现有的合成复合材料生产工艺中，一个合成工艺的回次时间最短的20-30分钟，长的可达60-70分钟，以最短的20-30分钟的工艺回次时间来计算，如下：一个20分钟的合成工艺回次中有50％的时间是用电介质对合成腔体加温，使其温度达到1300-1500℃，其他保温时间为10分钟，其中一台压机的加温功率装置为40KVA，10分钟耗电为2度左右。而使用本发明的工艺，一台压机的加温功率装置升温时间只需40-50s，耗电0.12度，加上焙烧炉中每个复合合成块所耗电0.08度，本发明每个工艺回次节电50％以上。

[0030] 此外，在现有的合成复合材料工艺中，根据不同的材料，不同的技术要求，每个合成工艺回次的时间不尽相同。在单个合成工艺回次所耗的时间中，压机用电功率装置加温时间为10-60分钟。无论哪一种加温时间，其压机所耗用的辅助时间基本量为不变的8-12分钟。采用本发明的工艺，单个复合合成块的制备耗时只有原来的8％，由此可见，生产效率将提高80％以上。

[0031] 对比例1

[0032] 使用氧化锆制成密封容器，将本发明的材料置于该容器中于800-1400℃进行焙烧后，将焙烧好的材料置于叶腊石模具内放入六面顶压机上进行合成；该材料在压机中无法加热，无法进行后续的处理。

[0033] 对比例2

[0034] 使用刚玉制成密封容器，将本发明的材料置于该容器中于800-1400℃进行焙烧后，将焙烧好的材料置于叶腊石模具内放入六面顶压机上进行合成；在压机中进行处理时，需要使用很高的压强，耗费大量的电量，导致成本高，能耗大。