一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法
【專利摘要】本發明公開了一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，屬于聚晶氮化硼的制備工藝領域，該方法包括以下步驟：a) 取鍍覆立方氮化硼微粉、陶瓷結合劑和金屬結合劑球磨混勻；b) 將上述混勻的物料置于模具中冷等靜壓成型后放入碳杯，與葉蠟石塊組成組裝塊；c) 將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為：先升壓至5.0～7.0GPa，然后升溫至1300℃～1600℃，保溫保壓5～10min。本發明用鍍覆立方氮化硼制備的聚晶立方氮化硼，具有內部組織均勻，不易出現裂紋，使用壽命長，切削效率高的優勢。
【專利說明】
一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法
技術領域
[0001]本發明屬于聚晶氮化硼的制備工藝領域，具體涉及一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法。
【背景技術】
[0002]由于CBN具有高硬度、高熱穩定性和高的與鐵族元素的惰性，在工業上作切削刀具加工的原料，在實際應用中多以聚晶PcBN作為切削工具使用。
[0003]CBN微粉表面有一層致密的氧化硼薄膜，這層薄膜阻礙了 CBN晶粒間的直接鍵合，所以很難做到CBN與CBN之間的直接鍵合的高強度的PcBN，因此聚晶在合成過程中多加入多種結合劑材料以加強CBN晶粒之間的鏈接。
[0004]目前聚晶立方氮化硼的制備過程中，CBN粉體與結合劑需先混合均勻，再在高溫高壓下合成，CBN粉體與結合劑之間混合的均勻性是影響PcBN性能的重要因素。但由于CBN與金屬結合劑的比重差異，很難做到混合均勻，最終影響了 PcBN的性能。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法。
[0006]基于上述目的，本發明采用以下技術方案:一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步驟:
a)取鍍覆立方氮化硼微粉、陶瓷結合劑和金屬結合劑球磨混勻；
b)將上述混勻的物料置于模具中冷等靜壓成型后放入碳杯，與葉蠟石塊組成組裝塊；
c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300 0C?1600 0C，保溫保壓5?1min。
[0007]優選地，鍍覆立方氮化硼微粉、陶瓷結合劑和金屬結合劑的重量百分比為:鍍覆立方氮化硼微粉70-95%，陶瓷結合劑3.5-28.5%，余量為金屬結合劑。
[0008]優選地，所述鍍覆立方氮化硼微粉的鍍層為鎳或鈦，包覆量為1-20%，粒度為0.5?40μπιο
[0009]進一步地，為了增加聚晶立方氮化硼的致密度，采用不同粒度的鍍覆立方氮化硼微粉混合后作為原料。
[0010]優選地，所述陶瓷結合劑為碳化鈦、氮化鈦、碳化硅、氧化鋁中的一種或兩種及以上的混合物。
[0011]優選地，所述金屬結合劑為Al、Co、T1、Ni中的一種或兩種及以上的混合物。
[0012]優選地，所述陶瓷結合劑和金屬結合劑的粒度均為0.1?ΙΟμπι。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(I)采用表面鍍有金屬鎳或鈦鍍覆立方氮化硼微粉作為原料，鍍鎳或鈦與立方氮化硼微粉達到緊密結合，混料均勻，充分發揮了鎳或鈦的結合和潤濕作用，增大了鍍覆立方氮化硼與結合劑之間的結合強度； (2)鍍覆立方氮化硼微粉、金屬結合劑和陶瓷結合劑采用合適的粒度配備，減少了燒結過程中的氣孔率，所得到的聚晶立方氮化硼致密度大，硬度高；
(3)立方氮化硼鍍鎳后整體比重增加，與陶瓷結合劑和金屬結合劑的比重接近，減少了由于CBN比重輕所導致的混料不均現象。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
[0015]實施例1
一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步驟:
a)稱取粒度為I?ΙΟμπι、包覆量10%的鍍鎳立方氮化硼微粉75g(采用多級配比，其中，I?2μπι微粉18.8g，4?6μπι微粉37.5g，8?ΙΟμπι微粉18.7g)，陶瓷結合劑17g(由粒度為I?5μπι的氮化鈦5g、氧化鋁8g、碳化硅7g組成)，粒度為0.5?5μπι的鋁粉2g、鈷粉3g，然后將所有物料置于全方位行星球磨機混合，球料比2:1，轉速為350r/min，球磨2小時；
b)將上述混勻的物料置于模具中在液壓機上冷壓成型，冷壓成型的壓力為60MP，然后放入碳杯中，與葉蠟石塊組成組裝塊；
c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300°C?1600°C，保溫保壓1min。
[0016]上述方法制備得到的聚晶立方氮化硼相對密度98.5%，顯微硬度HV6530，沖擊韌性832次。
[0017]實施例2
一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步驟:
a)稱取粒度為4?20μπι、包覆量15%的鍍鎳立方氮化硼微粉80g(采用多級配比，其中，4?6μηι微粉20g，6?ΙΟμπι微粉40g，10?20μηι微粉20g)，陶瓷結合劑14g(由粒度為I?5μηι的氮化鈦5g、氧化鋁5g、碳化硅4g組成)，粒度為0.5?5μπι的鋁粉2g、鈷粉3g，然后將所有物料置于全方位行星球磨機混合，球料比2:1，轉速為350r/min，球磨2小時；
b)將上述混勻的物料置于模具中在液壓機上冷壓成型，冷壓成型的壓力為60MP，然后放入碳杯中，與葉蠟石塊組成組裝塊；
c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300°C?1600°C，保溫保壓5min。
[0018]上述方法制備得到的聚晶立方氮化硼相對密度99.1%，顯微硬度HV7250，沖擊韌性813 次。
[0019]實施例3
一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步驟:
a)稱取粒度為4?20μπι、包覆量15%的鍍鎳立方氮化硼微粉90g(采用多級配比，其中，I?2μπι微粉22.5g，8?12μπι微粉45g，20?30μπι微粉22.5g)，陶瓷結合劑8g(由粒度為I?5μπι的氮化鈦5g、氧化鋁3g組成)，粒度為0.5?5μπι的鋁粉1.2g、鈦粉0.8g，然后將所有物料置于全方位行星球磨機混合，球料比2:1，轉速為350r/min，球磨2小時；
b)將上述混勻的物料置于模具中在液壓機上冷壓成型，冷壓成型的壓力為100MP，然后放入碳杯中，與葉蠟石塊組成組裝塊； c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300°C?1600°C，保溫保壓7min。
[0020]上述方法制備得到的聚晶立方氮化硼相對密度98.1%，顯微硬度HV7510，沖擊韌性841 次。
[0021 ] 實施例4
一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步驟:
a)稱取粒度為4?20μπι、包覆量5%的鍍鈦立方氮化硼微粉75g(采用多級配比，其中，I?2μπι微粉18.75g，4?6μπι微粉37.5g，8?ΙΟμπι微粉18.75g)，陶瓷結合劑20g(由粒度為I?5ym5g氮化鈦，8g氧化鋁，7g碳化硅組成)，粒度為0.5?5μπι的鈷粉2g、鎳粉3g，然后將所有物料置于全方位行星球磨機混合，球料比2:1，轉速為350r/min，球磨2小時；
b)將上述混勻的物料置于模具中在液壓機上冷壓成型，冷壓成型的壓力為100MP，然后放入碳杯中，與葉蠟石塊組成組裝塊；
c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300°C?1600°C，保溫保壓7min。
[0022] 上述方法制備得到的聚晶立方氮化硼相對密度98.7%，顯微硬度HV7620，沖擊韌性863次。
【主權項】
1.一種采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，包括以下步驟: a)取鍍覆立方氮化硼微粉、陶瓷結合劑和金屬結合劑球磨混勻； b)將上述混勻的物料置于模具中冷等靜壓成型后放入碳杯，與葉蠟石塊組成組裝塊； c)將組裝塊放入六面頂壓機中壓制燒結，燒結過程為:先升壓至5.0?7.0GPa，然后升溫至1300 0C?1600 0C，保溫保壓5?1min。2.根據權利要求1所述的采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，鍍覆立方氮化硼微粉、陶瓷結合劑和金屬結合劑的重量百分比為:鍍覆立方氮化硼微粉70-95%，陶瓷結合劑3.5-28.5%，余量為金屬結合劑。3.根據權利要求2所述的采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述鍍覆立方氮化硼微粉的鍍層為鎳或鈦，包覆量為1-20%，粒度為0.5?40μηι。4.根據權利要求2所述的采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述陶瓷結合劑為碳化鈦、氮化鈦、碳化硅、氧化鋁中的一種或兩種及以上的混合物。5.根據權利要求2所述的采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述金屬結合劑為Al、Co、T1、Ni中的一種或兩種及以上的混合物。6.根據權利要求1?5任一所述的采用鍍覆立方氮化硼制備聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述陶瓷結合劑和金屬結合劑的粒度均為0.1?1 μ??。
【文檔編號】C04B35/5831GK106007730SQ201610335546
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】王聚云
【申請人】富耐克超硬材料股份有限公司