CN114260477B - 一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，包括合金基体、开设在合金基体上的安装孔、以及安装在合金基体两端角的聚晶立方氮化硼刀头，所述聚晶立方氮化硼刀头由下列材料组成：立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂，还包括以下步骤(1)立方氮化硼微粉及氧化钛微粉进行粒度配比，并通过纳米共振混合机混合，(2)将混合后的立方氮化硼微粉及氧化钛微粉通过高能量法进行包覆，使得氧化钛微粉在高能粒子作用下实现在立方氮化硼微粉的表面包覆，得到物料A；本发明具有方便混合、保证烧结的优点。

Description

一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法
技术领域
本发明属于聚晶立方氮化硼技术领域，具体涉及一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法。
背景技术
切削加工是指用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法，而聚晶立方氮化硼因为其高耐磨性、高耐热性、以及化学稳定性，逐渐出现在大众视野中。
一般说来，立方氮化硼(CBN)颗粒越细小，复合片耐磨性和抗压强度越好，且用于制作的刀具的刃口锋利性越强，但是细粒度的聚晶立方氮化硼制备时不易混合、不易烧结，且容易出现裂纹等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有方便混合、保证烧结的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，包括合金基体、开设在合金基体上的安装孔、以及安装在合金基体两端角的聚晶立方氮化硼刀头，所述聚晶立方氮化硼刀头由下列材料组成：立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂；
还包括以下步骤；
(1)立方氮化硼微粉及氧化钛微粉进行粒度配比，并通过纳米共振混合机混合；
(2)将混合后的立方氮化硼微粉及氧化钛微粉通过高能量法进行包覆，使得氧化钛微粉在高能粒子作用下实现在立方氮化硼微粉的表面包覆，得到物料A；
(3)将物料A与结合剂采用纳米共振混合机混合，扫描电镜对物料A取样扫描，在扫描电镜视场下用能谱EDS进行任意区域的面扫描，获得物料A与结合剂的混合调均度，混合调均度I≥0.8，即制得物料B；
(4)将物料B放入六面顶压机中，使得六面顶压机的挤压锤通过叶蜡石挤压物料B，进行挤压成型，当挤压成型后，打开六面顶压机的加热系统进行烧结，在烧结时采用氩气喷射在叶蜡石缝隙处，以吹走叶蜡石缝隙内的空气，形成气体保护；
(5)根据超高压加工热力学理论,构建超高压下传热模型,利用计算机模拟技术和超高压加工过程的温度场分布与变化情况，进行控制加热温度；
(6)混合纳米物料B经过高温烧结形成聚晶立方氮化硼，并利用聚晶立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼刀头。
进一步，所述立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂按以下体积份数添加：立方氮化硼微粉70-90份，氧化钛微粉5-10份，结合剂15-20份。
进一步，所述聚晶立方氮化硼刀头位于合金基体前后侧面。
进一步，所述粒度配比采用电子显微镜法或透射电子显微镜法进行扫描配比。
进一步，所述计算机模拟技术采用模型模拟法以六面顶压机挤压压力、以及物质材料为模拟设定数据。
进一步，所述高能量法根据物质材料选择红外线、紫外线、γ射线、电晕放电、等离子体进行发射高能粒子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用氧化钛微粉进行包覆立方氮化硼微粉，从而减少结合剂对立方氮化硼微粉的碱性侵蚀，保证烧结聚晶后的立方氮化硼的整体强度；
2、本发明采用纳米共振混合机进行混合立方氮化硼微粉、氧化钛微粉和结合剂，方便了微粉的混合，采用扫描电镜进行取样扫描，并在扫描电镜视场下用能谱EDS进行任意区域的面扫描，从而获取混合调节度，方便对微粉混合调均度进行检测，保证微粉的混合；
3、本发明采用计算机模拟技术进行控制烧结温度，从而保证立方氮化硼的烧结，并通过氩气喷射叶蜡石缝隙处，从而形成气体保护，防止立方氮化硼在烧结时与氧气接触燃烧的情况。
总之，本发明具有方便混合、保证烧结的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中，1、聚晶立方氮化硼刀头，2、合金基体，3、安装孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种聚晶立方氮化硼刀片，包括合金基体、开设在合金基体上的安装孔、以及安装在合金基体两端角的聚晶立方氮化硼刀头，所述聚晶立方氮化硼刀头由下列材料组成：立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂；
其中按体积份数立方氮化硼微粉典型但非限制性的含量为：70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份或90份；
其中按体积份数氧化钛微粉典型但非限制性的含量为：5份、6份、7份、8份、9份或10份；
其中按体积份数结合剂典型但非限制性的含量为：15份、16份、17份、18份、19份或20份；
上述聚晶立方氮化硼刀头采用立方氮化硼微粉、氧化钛微粉和结合剂制备而成，将氧化钛微粉作为立方氮化硼微粉的表层，用以减少结合剂对立方氮化硼微粉的碱性侵蚀，增加立方氮化硼的强度。
实施例2：
一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，包括以下步骤：
(1)立方氮化硼微粉及氧化钛微粉采用电子显微镜法或透射电子显微镜法进行粒度配比，并通过纳米共振混合机混合；
(2)将混合后的立方氮化硼微粉及氧化钛微粉通过高能量法进行包覆，所述高能量法根据物质材料选择红外线、紫外线、γ射线、电晕放电、等离子体进行发射高能粒子，使得氧化钛微粉在高能粒子作用下实现在立方氮化硼微粉的表面包覆，得到物料A；
(3)将物料A与结合剂采用纳米共振混合机混合，扫描电镜对物料A取样扫描，在扫描电镜视场下用能谱EDS进行任意区域的面扫描，获得物料A与结合剂的混合调均度，混合调均度I≥0.8，即制得物料B；
(4)将物料B放入六面顶压机中，使得六面顶压机的挤压锤通过叶蜡石挤压物料B，进行挤压成型，当挤压成型后，打开六面顶压机的加热系统进行烧结，在烧结时采用氩气喷射在叶蜡石缝隙处，以吹走叶蜡石缝隙内的空气，形成气体保护；
(5)根据超高压加工热力学理论,构建超高压下传热模型,利用计算机模拟技术和超高压加工过程的温度场分布与变化情况，进行控制加热温度，所述计算机模拟技术采用模型模拟法以六面顶压机挤压压力、以及物质材料为模拟设定数据；
(6)混合纳米物料B经过高温烧结形成聚晶立方氮化硼，并利用聚晶立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼刀头。
在本实施例中，采用电子显微镜法或透射电子显微镜法进行粒度的配比，方便对立方氮化硼微粉和氧化钛微粉的粒度配比进行检测，防止出现氧化钛微粉过大，从而包覆大量的立方氮化硼微粉，影响整体的强度；
在本实施例中，采用纳米共振混合机进行混合，方便立方氮化硼微粉、氧化钛微粉和结合剂的混合；
在本实施例中，采用红外线、紫外线、γ射线、电晕放电、等离子体进行发射高能粒子，使得氧化钛微粉在高能粒子的作用下包覆在立方氮化硼微粉的表面，从而对结合剂内的碱性侵蚀进行反应，增加立方氮化硼的强度；
在本实施例中，采用扫描电镜进行取样的扫描，并在扫描电镜视场下用能谱EDS进行任意区域的面扫描，获取物料A与结合剂的混合调节度，当出现混合调均度I＜0.8时，对物料A和结合剂进行再次的混合，直至混合调均度I≥0.8，从而保证物料混合的均匀；
在本实施例中，采用计算机模拟技术中的模型模拟法进行模拟加压时，温度传输的情况，从而进行控制加热温度，方便根据压力进行控制烧结，防止因为烧结不均匀而出现的裂纹等缺陷；
在本实施例中，采用氩气喷射在叶蜡石缝隙处，从而将叶蜡石缝隙处及叶蜡石内部的空气吹出，形成气体保护，防止在加热时，立方氮化硼微粉、结合剂和氧化钛出现燃烧的情况，保证聚晶立方氮化硼的烧结。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：包括合金基体、开设在合金基体上的安装孔、以及安装在合金基体两端角的聚晶立方氮化硼刀头，所述聚晶立方氮化硼刀头由下列材料组成：立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂；
还包括以下步骤:
（1）立方氮化硼微粉及氧化钛微粉进行粒度配比，并通过纳米共振混合机混合；
（2）将混合后的立方氮化硼微粉及氧化钛微粉通过高能量法进行包覆，使得氧化钛微粉在高能粒子作用下实现在立方氮化硼微粉的表面包覆，得到物料A；
（3）将物料A与结合剂采用纳米共振混合机混合，扫描电镜对物料A取样扫描，在扫描电镜视场下用能谱EDS进行任意区域的面扫描，获得物料A与结合剂的混合调均度，混合调均度I≥0.8，即制得物料B；
（4）将物料B放入六面顶压机中，使得六面顶压机的挤压锤通过叶蜡石挤压物料B，进行挤压成型，当挤压成型后，打开六面顶压机的加热系统进行烧结，在烧结时采用氩气喷射在叶蜡石缝隙处，以吹走叶蜡石缝隙内的空气，形成气体保护；
（5）根据超高压加工热力学理论,构建超高压下传热模型,利用计算机模拟技术和超高压加工过程的温度场分布与变化情况，进行控制加热温度；
（6）混合纳米物料B经过高温烧结形成聚晶立方氮化硼，并利用聚晶立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼刀头。
2.根据权利要求1所述的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：所述立方氮化硼微粉、氧化钛微粉、结合剂按以下体积份数添加：立方氮化硼微粉70-90份，氧化钛微粉5-10份，结合剂15-20份。
3.根据权利要求1所述的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：所述聚晶立方氮化硼刀头位于合金基体前后侧面。
4.根据权利要求1所述的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：所述粒度配比采用电子显微镜法进行扫描配比。
5.根据权利要求1所述的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：所述计算机模拟技术采用模型模拟法以六面顶压机挤压压力、以及物质材料为模拟设定数据。
6.根据权利要求1所述的聚晶立方氮化硼刀片的制备方法，其特征在于：所述高能量法根据物质材料选择红外线、紫外线、γ射线、电晕放电、等离子体进行发射高能粒子。
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