本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種zrb2和zrc包覆的鋯粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋯粉由于具有突出的核性能和優(yōu)異的耐腐蝕性能及機械性能，除用作能源、化工、制藥、醫(yī)療器械及輕工等民用領(lǐng)域，也廣泛的應(yīng)用于彈藥、煙花的添加劑及固體推進劑的研究。但細化后的金屬鋯粉靜電感度高。對于不彌散的鋯粉(顆粒平均粒徑為2.05μm)，點燃所需的最小能量為45μj；對于彌散的鋯粉(顆粒尺寸為2～10μm)，點燃其所需的最小能量為125μj，這給鋯粉的研究及運輸帶來安全隱患。

2、對鋯粉進行表面包覆是提高靜電感度的常見方式。對金屬粉表面包覆常用的處理方式有：機械化學法、相分離法、超臨界法、異相凝聚法、原位聚合法、分子自組裝法和噴霧干燥法。通過文獻查閱可知：梁濟元等采用溶劑-非溶劑法將2wt％疊氮硝化纖維素(nc)包覆在鋯粉表面，使得zr/nc復(fù)合粒子的的靜電發(fā)火能提高到了1.15mj，將1wt％端羥基丁二烯(htpb)包覆鋯粉得到的zr/htpb復(fù)合粒子的靜電發(fā)火能提高到了3.12mj。姜菡雨采用1％-3％疊氮縮水甘油醚(gap)包覆鋯粉制備的zr/gap復(fù)合粒子的靜電發(fā)火能從5.13mj提高到了24.91mj，同樣采用nc包覆的zr/nc復(fù)合粒子的靜電感度提高到了25.2mj。馮昊等采用原子沉積法在鋯粉表面包覆氧化鋁、氧化鋅、聚酰亞胺(pi)、納米碳膜等單一或復(fù)合涂層，靜電發(fā)火能最高從1mj提高到了500mj。

3、這些包覆處理對鋯粉的靜電感度起到不同的改善作用，但這些方式多是通過多次處理的方法在鋯粉表面進行單一或多層包覆膜的制備，且制備方式較為復(fù)雜，不易實現(xiàn)量產(chǎn)。

4、高溫原位反應(yīng)是制備金屬化合物常用的處理方式，通過對反應(yīng)時間、溫度的控制可實現(xiàn)對金屬物質(zhì)與反應(yīng)物的反應(yīng)程度的調(diào)節(jié)，且工藝簡單易實現(xiàn)量產(chǎn)。無機陶瓷相的硼化鋯和碳化鋯的存在不僅可以提高鋯粉的靜電感度，同時也能保持鋯粉高密度和高熱值的特點。而且硼化鋯和碳化鋯可直接通過b、c與zr高溫原位反應(yīng)生成，并且b可與碳化鋯發(fā)生置換反應(yīng)。因此通過調(diào)節(jié)高溫原位反應(yīng)的實驗參數(shù)，控制b、c與zr的反應(yīng)程度，可一步法在鋯粉表面制備碳化鋯和硼化鋯復(fù)合包覆層，實現(xiàn)對鋯粉靜電感度的優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種zrb2和zrc包覆的鋯粉及其制備方法，以得到一種靜電感度顯著改善的鋯粉，并且其制備方法簡單、易于實現(xiàn)量產(chǎn)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種zrb2和zrc包覆的鋯粉，所述zrb2和zrc以均質(zhì)狀態(tài)形成包覆層包覆在鋯粉表面；所述包覆層的厚度范圍為：≤3μm；所述包覆層中zrb2與zrc的摩爾比范圍為：(0.8-14)：1；所述包覆層占所述zrb2和zrc包覆的鋯粉的摩爾百分比為：3％-34％；所述鋯粉的粒徑≤50μm。

3、進一步的，上述鋯粉的純度≥95％；所述包覆層由鋯粉與含b和c的物質(zhì)高溫原位反應(yīng)獲得。

4、本發(fā)明還提供了上述zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，取用一定量的鋯粉和含b和c的物質(zhì)混合，再將混合后的材料進行高溫反應(yīng)，然后自然冷卻至室溫，即得所述zrb2和zrc包覆的鋯粉。

5、進一步的，上述含b和c的物質(zhì)為碳化硼、鄰碳硼烷、間碳硼烷中的一種或多種；所述含b和c的物質(zhì)的顆粒粒度≤1μm，純度≥99％。

6、進一步的，上述混合方式為球磨、研磨、溶劑法混合中的一種，其中所適用的溶劑為水、乙醇、乙酸乙酯中的一種或多種。

7、進一步的，上述高溫反應(yīng)的裝置為設(shè)置有惰性氣體通入部件的高溫反應(yīng)設(shè)備，所述高溫反應(yīng)設(shè)備為真空管式爐或者馬弗爐。

8、進一步的，上述高溫反應(yīng)的溫度為800-1600℃，在反應(yīng)溫度的保溫時間為30min～300min；從室溫升至反應(yīng)溫度的升溫速率為5k/min～20k/min，高溫反應(yīng)過程中通入氬氣或氦氣。

9、進一步的，上述鋯粉與含b和c的物質(zhì)的質(zhì)量比為10:1-50:1。

10、本發(fā)明的有益效果是：

11、1、本發(fā)明提供了一種zrb2和zrc包覆的鋯粉，通過在一定粒度的鋯粉表面原位形成包括zrb2和zrc的一定厚度的包覆層，碳化鋯/硼化鋯復(fù)合包覆層的存在能顯著地降低鋯粉的靜電火花感度。

12、2、本發(fā)明提供的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法中，通過一步法制備的含碳化鋯/硼化鋯復(fù)合包覆層的鋯粉，其制備方式簡單且易實現(xiàn)批量制備。

技術(shù)特征：

1.一種zrb2和zrc包覆的鋯粉，其特征在于：所述zrb2和zrc以均質(zhì)狀態(tài)形成包覆層包覆在鋯粉表面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉，其特征在于：

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，取用一定量的鋯粉和含b和c的物質(zhì)混合，再將混合后的材料進行高溫反應(yīng)，然后自然冷卻至室溫，即得所述zrb2和zrc包覆的鋯粉。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述高溫反應(yīng)的裝置為設(shè)置有惰性氣體通入部件的高溫反應(yīng)設(shè)備，所述高溫反應(yīng)設(shè)備為真空管式爐或者馬弗爐。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述高溫反應(yīng)的溫度為800℃～1600℃，在反應(yīng)溫度的保溫時間為30min～300min；從室溫升至反應(yīng)溫度的升溫速率為5k/min～20k/min，高溫反應(yīng)過程中通入氬氣或氦氣。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的zrb2和zrc包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述鋯粉與含b和c的物質(zhì)的質(zhì)量比為10:1-50:1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種ZrB<subgt;2</subgt;和ZrC包覆的鋯粉及其制備方法，產(chǎn)品中的ZrB<subgt;2</subgt;和ZrC以均質(zhì)狀態(tài)形成包覆層包覆在鋯粉表面；包覆層的厚度范圍為：≤3μm；包覆層中ZrB<subgt;2</subgt;與ZrC的摩爾比范圍為：(0.8?14)：1；包覆層占所述ZrB<subgt;2</subgt;和ZrC包覆的鋯粉的摩爾百分比為：3％?34％；所述鋯粉的粒徑≤50μm、純度≥95％；包覆層由鋯粉與含B和C的物質(zhì)高溫原位反應(yīng)獲得。

技術(shù)研發(fā)人員：周星,伍唯煒,于海洋,黃蕾
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6