CN106007730A - 一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法 - Google Patents

一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，属于聚晶氮化硼的制备工艺领域，该方法包括以下步骤：a) 取镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂球磨混匀；b) 将上述混匀的物料置于模具中冷等静压成型后放入碳杯，与叶蜡石块组成组装块；c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压5～10min。本发明用镀覆立方氮化硼制备的聚晶立方氮化硼，具有内部组织均匀，不易出现裂纹，使用寿命长，切削效率高的优势。

Description

一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法
技术领域
本发明属于聚晶氮化硼的制备工艺领域，具体涉及一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法。
背景技术
由于CBN具有高硬度、高热稳定性和高的与铁族元素的惰性，在工业上作切削刀具加工的原料，在实际应用中多以聚晶PcBN作为切削工具使用。
CBN微粉表面有一层致密的氧化硼薄膜，这层薄膜阻碍了CBN晶粒间的直接键合，所以很难做到CBN与CBN之间的直接键合的高强度的PcBN，因此聚晶在合成过程中多加入多种结合剂材料以加强CBN晶粒之间的链接。
目前聚晶立方氮化硼的制备过程中，CBN粉体与结合剂需先混合均匀，再在高温高压下合成，CBN粉体与结合剂之间混合的均匀性是影响PcBN性能的重要因素。但由于CBN与金属结合剂的比重差异，很难做到混合均匀，最终影响了PcBN的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法。
基于上述目的，本发明采用以下技术方案：一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步骤：
a) 取镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂球磨混匀；
b) 将上述混匀的物料置于模具中冷等静压成型后放入碳杯，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压5～10min。
优选地，镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂的重量百分比为：镀覆立方氮化硼微粉70-95%，陶瓷结合剂3.5-28.5%，余量为金属结合剂。
优选地，所述镀覆立方氮化硼微粉的镀层为镍或钛，包覆量为1-20%，粒度为0.5～40μm。
进一步地，为了增加聚晶立方氮化硼的致密度，采用不同粒度的镀覆立方氮化硼微粉混合后作为原料。
优选地，所述陶瓷结合剂为碳化钛、氮化钛、碳化硅、氧化铝中的一种或两种及以上的混合物。
优选地，所述金属结合剂为Al、Co、Ti、Ni中的一种或两种及以上的混合物。
优选地，所述陶瓷结合剂和金属结合剂的粒度均为0.1～10μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）采用表面镀有金属镍或钛镀覆立方氮化硼微粉作为原料，镀镍或钛与立方氮化硼微粉达到紧密结合，混料均匀，充分发挥了镍或钛的结合和润湿作用，增大了镀覆立方氮化硼与结合剂之间的结合强度；
（2）镀覆立方氮化硼微粉、金属结合剂和陶瓷结合剂采用合适的粒度配备，减少了烧结过程中的气孔率，所得到的聚晶立方氮化硼致密度大，硬度高；
（3）立方氮化硼镀镍后整体比重增加，与陶瓷结合剂和金属结合剂的比重接近，减少了由于CBN比重轻所导致的混料不均现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例 1
一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步骤：
a) 称取粒度为1～10μm、包覆量10%的镀镍立方氮化硼微粉75g（采用多级配比，其中，1～2μm微粉18.8g，4～6μm微粉37.5g，8～10μm微粉18.7g），陶瓷结合剂17g(由粒度为1～5μm的氮化钛5g、氧化铝8g、碳化硅7g组成)，粒度为0.5～5μm的铝粉2g、钴粉3g，然后将所有物料置于全方位行星球磨机混合，球料比2︰1，转速为350r/min，球磨2小时；
b) 将上述混匀的物料置于模具中在液压机上冷压成型，冷压成型的压力为60MP，然后放入碳杯中，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压10min。
上述方法制备得到的聚晶立方氮化硼相对密度98.5%，显微硬度HV6530，冲击韧性832次。
实施例 2
一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步骤：
a) 称取粒度为4～20μm、包覆量15%的镀镍立方氮化硼微粉80g（采用多级配比，其中，4～6μm微粉20g，6～10μm微粉40g，10～20μm微粉20g），陶瓷结合剂14g(由粒度为1～5μm的氮化钛5g、氧化铝5g、碳化硅4g组成)，粒度为0.5～5μm的铝粉2g、钴粉3g，然后将所有物料置于全方位行星球磨机混合，球料比2︰1，转速为350r/min，球磨2小时；
b) 将上述混匀的物料置于模具中在液压机上冷压成型，冷压成型的压力为60MP，然后放入碳杯中，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压5min。
上述方法制备得到的聚晶立方氮化硼相对密度99.1%，显微硬度HV7250，冲击韧性813次。
实施例 3
一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步骤：
a) 称取粒度为4～20μm、包覆量15%的镀镍立方氮化硼微粉90g（采用多级配比，其中，1～2μm微粉22.5g，8～12μm微粉45g，20～30μm微粉22.5g），陶瓷结合剂8g（由粒度为1～5μm的氮化钛5g、氧化铝3g组成），粒度为0.5～5μm的铝粉1.2g、钛粉0.8g，然后将所有物料置于全方位行星球磨机混合，球料比2︰1，转速为350r/min，球磨2小时；
b) 将上述混匀的物料置于模具中在液压机上冷压成型，冷压成型的压力为100MP，然后放入碳杯中，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压7min。
上述方法制备得到的聚晶立方氮化硼相对密度98.1%，显微硬度HV7510，冲击韧性841次。
实施例 4
一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，包括以下步骤：
a) 称取粒度为4～20μm、包覆量5%的镀钛立方氮化硼微粉75g（采用多级配比，其中，1～2μm微粉18.75g，4～6μm微粉37.5g，8～10μm微粉18.75g），陶瓷结合剂20g（由粒度为1～5μm5g氮化钛，8g氧化铝，7g碳化硅组成），粒度为0.5～5μm的钴粉2g、镍粉3g，然后将所有物料置于全方位行星球磨机混合，球料比2︰1，转速为350r/min，球磨2小时；
b) 将上述混匀的物料置于模具中在液压机上冷压成型，冷压成型的压力为100MP，然后放入碳杯中，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压7min。
上述方法制备得到的聚晶立方氮化硼相对密度98.7%，显微硬度HV7620，冲击韧性863次。

Claims (6)

1. 一种采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a) 取镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂球磨混匀；
b) 将上述混匀的物料置于模具中冷等静压成型后放入碳杯，与叶蜡石块组成组装块；
c) 将组装块放入六面顶压机中压制烧结，烧结过程为：先升压至5.0～7.0GPa，然后升温至1300℃～1600℃，保温保压5～10min。
2.根据权利要求1所述的采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，镀覆立方氮化硼微粉、陶瓷结合剂和金属结合剂的重量百分比为：镀覆立方氮化硼微粉70-95%，陶瓷结合剂3.5-28.5%，余量为金属结合剂。
3.根据权利要求2所述的采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述镀覆立方氮化硼微粉的镀层为镍或钛，包覆量为1-20%，粒度为0.5～40μm。
4.根据权利要求2所述的采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述陶瓷结合剂为碳化钛、氮化钛、碳化硅、氧化铝中的一种或两种及以上的混合物。
5.根据权利要求2所述的采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于， 所述金属结合剂为Al、Co、Ti、Ni中的一种或两种及以上的混合物。
6.根据权利要求1~5任一所述的采用镀覆立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼的方法，其特征在于，所述陶瓷结合剂和金属结合剂的粒度均为0.1～10μm。
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