CN105734388A - 一种pcbn专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂。该结合剂是由下述质量百分比的原料组成，其中：高熵合金30%～65%、硼化物陶瓷35%～70%。本发明所述的高熵合金可以形成高混合熵稳定的固溶体，产生多种特殊效应，例如热力学上的高熵效应，结构上的晶格畸变效应、多组元之间的协同效应以及性能上的“鸡尾酒”效应等。因此，与传统合金相比，高熵合金更容易实现均质化和合金化，合金熔点更低，具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，例如高强度、高硬度、高耐磨、高电阻、高热阻、耐腐蚀性等。

Description

一种PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂
技术领域
本发明属于立方氮化硼聚晶（下称PCBN）超硬材料制造技术领域，具体说是涉及一种PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂。
背景技术
现在制造立方氮化硼聚晶使用的结合剂，有三类：1．金属结合剂，由
金属或合金组成；2．陶瓷结合剂，仅陶瓷组成。3．金属陶瓷结合剂，由陶瓷和金属或合金组成。通常用一种金属和一种陶瓷组成，例如Ni-Si3N4。使用的合金，常用二元合金，例如Ti-Al，至多用到三元合金，例如Ti-Al-Mo。
现有PCBN结合剂存在的问题是：1.聚晶烧结温度和压力很高；2.聚晶产品硬度和强度不够高；3.聚晶组织和性能均匀性差，产品质量不够稳定。
由于存在这些问题，PCBN聚晶产品的应用受到限制，特别是作为刀具用的聚晶还不过关，对一些硬韧合金钢材料加工效果差，还有一些高硬度金属材料难以加工。例如，加工铸铁，现在无论是金刚石聚晶或是PCBN聚晶，加工效果都不够理想。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂是由下述质量百分比的原料组成，其中：高熵合金30%～65%、硼化物陶瓷35%～70%。优选方案是由高熵合金40%，硼化物陶瓷60%组成。
本发明中所述高熵合金包括下述质量百分比的原料组成，其中：钒15%～25%、锆15%～25%、铬15%～25%、铁10%～20%、镍10%～20%，以及0%～5%的铍；且所述高熵合金为粒径5～40μm的粉末颗粒。
本发明中所述高熵合金优选方案是由25%的钒、25%的锆、25%的铬、12%的铁、12%的镍、1%的铍组成。
本发明中所述硼化物陶瓷是由下述质量百分比的原料组成，其中：硼化铬55%～95%、硼化钒5%～45%，且所述硼化物陶瓷为粒径5～40μm的粉末颗粒。
本发明中所述硼化物陶瓷优选方案是由70%硼化铬、30%硼化钒组成。
本发明的结合剂用量如下：在高压高温合成PCBN的制造工艺中，硼化物基高熵合金陶瓷结合剂与立方氮化硼（CBN）配料的质量比为：
结合剂：CBN=15%～40%：60%～85%。
优选：结合剂20%，CBN80%。
本发明所述的高熵合金可以形成高混合熵稳定的固溶体，产生多种特殊效应，例如热力学上的高熵效应，结构上的晶格畸变效应、多组元之间的协同效应以及性能上的“鸡尾酒”效应等。因此，与传统合金相比，高熵合金更容易实现均质化和合金化，合金熔点更低，具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，例如，高强度、高硬度、高耐磨、高电阻、高热阻、耐腐蚀性等。
因此，高熵合金作为结合剂应用于PCBN高压高温烧结，有利于实现烧结过程，降低烧结条件（烧结压力、烧结温度和烧结时间），提高和稳定聚晶产品质量。
本发明的有益效果如下：
1.降低CBN聚晶烧结压力和温度。传统工艺常用压力为4.5～6.5GPa，加热至1450～1650℃。与原有工艺相比，表观压力（100MPa）降低1～8ＭPa（相当于压力降低1%～8%）,温度下降20～80℃。
2.有效地提高PCBN聚晶质量。生产的聚晶具有高硬度（维氏硬度38～50GPa）、高强度、高耐磨性等特点。这种聚晶成功用于制造切削刀具，可以加工既硬又韧的耐高温难加工合金钢等黑色金属材料。
3.提高了高压高温烧结工艺过程和聚晶产品质量的稳定性。产品优等品率可提高5%～10%，优等品率达到90%以上。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1
1、高熵合金粉的制备：
⑴按质量百分比取：钒25%、锆25%、铬25%、铁12%、镍12%、铍1%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶高熵合金粉的配制方法可采用下述两种方法之一来进行：
方法之一：使用单质金属混合粉。此法操作简便，使用单质金属粉末。按照发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的金属粉料，可以作为结合剂的原料备用。
方法之二：使用预合金粉末。此法需要预先合金化，然后制成粉末以备使用。预先制成高熵合金粉末以备使用。实施步骤如下：①按照上述方法之一给出的高熵合金的配方要求进行配料；②采用真空熔炼的方法，将配好的物料置于高温炉内，熔炼成高熵合金；③然后采用雾化法，将熔炼好的合金通过雾化过程制成粉末，作为结合剂原料以备使用。
2、制备陶瓷粉
⑴按质量百分比：硼化铬70%，硼化钒30%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶配制方法：按照本发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的陶瓷粉料，可以作为结合剂的原料以备使用。
3、结合剂粉末的配制
将准备好的上述两种材料，按照高熵合金40%和硼化物陶瓷60%的配比进行配料，然后在三维混料机中进行球磨混料。混合料妥善保存，作为制造PCBN的结合剂使用。
实施例2
1、高熵合金粉的制备：
⑴按质量百分比取：钒25%、锆25%、铬25%、铁12%、镍13%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶高熵合金粉的配制方法可采用下述两种方法之一来进行：
方法之一：使用单质金属混合粉。此法操作简便，使用单质金属粉末。按照发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的金属粉料，可以作为结合剂的原料备用。
方法之二：使用预合金粉末。此法需要预先合金化，然后制成粉末以备使用。预先制成高熵合金粉末以备使用。实施步骤如下：①按照上述方法之一给出的高熵合金的配方要求进行配料；②采用真空熔炼的方法，将配好的物料置于高温炉内，熔炼成高熵合金；③然后采用雾化法，将熔炼好的合金通过雾化过程制成粉末，作为结合剂原料以备使用。
2、制备陶瓷粉
⑴按质量百分比：硼化铬80%，硼化钒20%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶配制方法：按照本发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的陶瓷粉料，可以作为结合剂的原料以备使用。
3、结合剂粉末的配制
将准备好的上述两种材料，按照高熵合金35%和硼化物陶瓷65%的配比进行配料，然后在三维混料机中进行球磨混料。混合料妥善保存，作为制造PCBN的结合剂使用。
实施例3
1、高熵合金粉的制备：
⑴按质量百分比取：钒24%、锆24%、铬24%、铁13%、镍13%、铍2%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶高熵合金粉的配制方法可采用下述两种方法之一来进行：
方法之一：使用单质金属混合粉。此法操作简便，使用单质金属粉末。按照发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的金属粉料，可以作为结合剂的原料备用。
方法之二：使用预合金粉末。此法需要预先合金化，然后制成粉末以备使用。预先制成高熵合金粉末以备使用。实施步骤如下：①按照上述方法之一给出的高熵合金的配方要求进行配料；②采用真空熔炼的方法，将配好的物料置于高温炉内，熔炼成高熵合金；③然后采用雾化法，将熔炼好的合金通过雾化过程制成粉末，作为结合剂原料以备使用。
2、制备陶瓷粉
⑴按质量百分比：硼化铬90%，硼化钒10%。
⑵通过粉碎、筛分工序将上述原料制备成为粒径20μm的粉末颗粒。
⑶配制方法：按照本发明要求的成分和配比，进行配料和混料。在三维混料机中进行球磨混料。混合好的陶瓷粉料，可以作为结合剂的原料以备使用。
3、结合剂粉末的配制
将准备好的上述两种材料，按照高熵合金45%和硼化物陶瓷55%的配比进行配料，然后在三维混料机中进行球磨混料。混合料妥善保存，作为制造PCBN的结合剂使用。

Claims (5)

1.一种PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂，其特征在于：它是由下述质量百分比的原料组成，其中：高熵合金30%～65%、硼化物陶瓷35%～70%。
2.根据权利要求1所述的PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂，其特征在于：所述高熵合金包括下述质量百分比的原料组成，其中：钒15%～25%、锆15%～25%、铬15%～25%、铁10%～20%、镍10%～20%，以及0%～5%的铍；且所述高熵合金为粒径5～40μm的粉末颗粒。
3.根据权利要求1所述的PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂，其特征在于：所述硼化物陶瓷是由下述质量百分比的原料组成，其中：硼化铬55%～95%、硼化钒5%～45%，且所述硼化物陶瓷为粒径5～40μm的粉末颗粒。
4.根据权利要求1所述的PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂，其特征在于：所述高熵合金是由25%的钒、25%的锆、25%的铬、12%的铁、12%的镍、1%的铍组成。
5.根据权利要求1所述的PCBN专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂，其特征在于：所述硼化物陶瓷是由70%硼化铬、30%硼化钒组成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108580912A (zh) * 2018-06-12 2018-09-28 桂林特邦新材料有限公司 制备pcbn复合片时金属粘结剂的添加方法
CN114351026A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 富耐克超硬材料股份有限公司 一种聚晶立方氮化硼复合材料
CN115003646A (zh) * 2020-01-31 2022-09-02 六号元素(英国)有限公司 聚晶立方氮化硼材料

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5843463B2 (ja) * 1980-04-14 1983-09-27 日本油脂株式会社 切削工具用高硬度焼結体
CN1827817A (zh) * 2006-04-14 2006-09-06 韶关学院 高熵合金粘结剂与复合碳化物烧结的硬质合金及其制作方法
CN101418394A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 超硬复合材料及其制成方法
CN105063455A (zh) * 2015-08-24 2015-11-18 珠海市钜鑫科技开发有限公司 一种含有立方氮化硼、陶瓷、金属的切削刀具材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5843463B2 (ja) * 1980-04-14 1983-09-27 日本油脂株式会社 切削工具用高硬度焼結体
CN1827817A (zh) * 2006-04-14 2006-09-06 韶关学院 高熵合金粘结剂与复合碳化物烧结的硬质合金及其制作方法
CN101418394A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 财团法人工业技术研究院 超硬复合材料及其制成方法
CN105063455A (zh) * 2015-08-24 2015-11-18 珠海市钜鑫科技开发有限公司 一种含有立方氮化硼、陶瓷、金属的切削刀具材料及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108580912A (zh) * 2018-06-12 2018-09-28 桂林特邦新材料有限公司 制备pcbn复合片时金属粘结剂的添加方法
CN115003646A (zh) * 2020-01-31 2022-09-02 六号元素(英国)有限公司 聚晶立方氮化硼材料
CN114351026A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 富耐克超硬材料股份有限公司 一种聚晶立方氮化硼复合材料

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