專利名稱：：一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬材料表面熱處理領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：目前生產(chǎn)生活中人們對(duì)金屬材料耐磨性能要求不斷提高，比如切削刀具、模具、機(jī)械零件，其90%的報(bào)廢原因是由于磨損造成的。超硬材料立方氮化硼(CBN)和納米金剛石是近年來各國(guó)科學(xué)家的熱門研究課題，納米金剛石早在三十多年前就已被研制出來，但其應(yīng)用過去局限于做聚晶切削刀片，拋光劑等磨料磨具領(lǐng)域，隨著人們對(duì)納米金剛石性質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化，納米金剛石已在金屬鍍層、潤(rùn)滑油、磁性記錄系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開始獲得應(yīng)用。立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的，是繼人造金剛石問世后出現(xiàn)的又一種新型高新技術(shù)產(chǎn)品。它具有很高的硬度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，以及良好的透紅外形和較寬的禁帶寬度等優(yōu)異性能，它的硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，對(duì)鐵系金屬元素有較大的化學(xué)穩(wěn)定性。立方氮化硼(CBN)磨具的磨削性能十分優(yōu)異，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產(chǎn)率，還能有效地提高工件的磨削質(zhì)量，立方氮化硼(CBN)微粉，用在精密磨肖lj、研磨、拋光和超精加工，以達(dá)到高精度的加工表面。適用于樹脂、金屬、陶瓷等結(jié)合劑體系，亦可用于生產(chǎn)聚晶復(fù)合片燒結(jié)體，還可用做松散磨粒、研磨膏，立方氮化硼刀具已日益廣泛代替硬質(zhì)合金刀具用加工高硬度的黑色金屬。俄羅斯納米金剛石專家瓦利里尤里耶維奇，多爾馬托夫利用電鍍的方法將金屬零件表面鍍附納米金剛石與金屬?gòu)?fù)合鍍層，鍍附后零件使用壽命提高19倍，鍍層厚度可降低12倍，電鍍時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)電鍍?cè)O(shè)備，復(fù)合鍍層中的金剛石含量平均為0.30.5重量百分比，當(dāng)鍍層厚度為1微米時(shí)金剛石耗量為0.2克(1克拉)/tf，其缺點(diǎn)是1、電鍍槽尺寸限制，不適合大型工件；2、成本較高；3、電鍍過程對(duì)環(huán)境有污染。滲鍍工藝，可在機(jī)械零件表層形成高硬度層，提高其耐磨性能，操作簡(jiǎn)便無污染，相比于傳統(tǒng)的滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲鉻、滲釩等，滲鍍納米金剛石或立方氮化硼(CBN)對(duì)于提高耐磨性能效果應(yīng)該更加顯著，但理論上納米金剛石不適用于碳鋼材料，其與鋼鐵材料中的C元素高溫劇烈摩擦，納米金剛石會(huì)被石墨化，失去原有的高硬度性能，變成減磨材料。滲鍍立方氮化硼(CBN)也沒見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，提高金屬材料的表面硬度，延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，其特征在于，將立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉按比例混合，加熱滲鍍?cè)诮饘俦砻?，其具體操作步驟如下1)將立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉混合均勻；2)將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述混合粉料置入容器中，放置在加熱爐中；3)提溫到850900°C，保溫48小時(shí)；4)冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。所述的立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉的配合比例按重量百分比為立方氮化硼(CBN)微粉粒度0lOOOnm50100%;納米金剛石微粉粒度0lOOOnm050%。所述的金屬為黑色金屬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明可使材料表面硬度提高HRC210;2、提高耐磨性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命17倍，降低了設(shè)備的使用成本1050%，經(jīng)濟(jì)效益顯著；3、創(chuàng)造性地將立方氮化硼(CBN)和納米金剛石微粉混合用于滲鍍技術(shù)，填補(bǔ)了滲鍍領(lǐng)域的空白，對(duì)進(jìn)一步研究和應(yīng)用立方氮化硼(CBN)和納米金剛石，意義深遠(yuǎn)。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例1—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將立方氮化硼(CBN)微粉置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到85090(TC，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。實(shí)施例2—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將按重量百分比90%立方氮化硼(CBN)微粉和10%納米金剛石微粉混合均勻置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到850900°C，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。實(shí)施例3—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將按重量百分比80%立方氮化硼(CBN)微粉和20%納米金剛石微粉混合均勻置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到850900°C，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。實(shí)施例4—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將按重量百分比70%立方氮化硼(CBN)微粉和30%納米金剛石微粉混合均勻置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到850900°C，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。實(shí)施例5—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將按重量百分比60%立方氮化硼(CBN)微粉和40%納米金剛石微粉混合均勻置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到850900°C，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。4實(shí)施例6—種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，將按重量百分比50%立方氮化硼(CBN)微粉和50%納米金剛石微粉混合均勻置入容器中，將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述粉料中，容器放置在加熱爐中，提溫到850900°C，保溫48小時(shí)，冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。上述實(shí)施例中立方氮化硼(CBN)微粉的粒度為01000nm，納米金剛石微粉的粒度為01000nm，機(jī)械零件金屬材料為20CrMnSi、20CrMo、45、42CrMo、GCrl5、Crl2MoV等黑色金屬，立方氮化硼(CBN)不但具有金剛石的許多優(yōu)良特性，而且有更高的熱穩(wěn)定性和對(duì)鐵族金屬及其合金的化學(xué)惰性，與納米金剛石混合后，可降低C元素使納米金剛石石墨化的傾向，本發(fā)明可使材料表面硬度提高HRC210，顯著提高耐磨性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命17倍，從而降低了設(shè)備的使用成本1050%。本發(fā)明中納米金剛石微粉是指顆粒的寬度尺寸為01000nm經(jīng)過粉碎、整形處理生產(chǎn)的人造金剛石單晶磨粒。立方氮化硼(CBN)微粉粒度為01000nm，由靜高壓觸媒法生產(chǎn)。實(shí)施例中，不同金屬材料在不同加滲劑的情況下，硬度變化表1、材料20CrMnSi，加熱溫度850900°C，保溫8小時(shí)立方氮化硼與金剛石重量百分比100:090:1080:2070:3060:4050:50淬火溫度淬火介質(zhì)硬度值HRC加滲劑61.161.461.461.761.962.2870±10°C油未加滲劑》44880~91(TC2、材料20CrMo，加熱溫度850900。C，保溫8小時(shí)立方氮化硼與金剛石重量百分比跳0卯1080:2070:3060:4050:50淬火溫度淬火介質(zhì)硬度值HRC加滲劑61.862.262.362.562.963.1870±10°C油未加滲劑》33860~880°C3、材料45，加熱溫度850900。C，保溫8小時(shí)立方氮化硼與金剛石重量百分比跳090:1080:2070:3060:4050:50淬火溫度淬火介質(zhì)硬度值HRC加滲劑60.26161.261.76262870土10'C油未加滲劑》29830~860°C4、材料42CrMo，加熱溫度8509Q0。C，保溫8小時(shí)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5、材料GCrl5，加熱溫度850900°C，保溫8小時(shí)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>6、材料Crl2MoV，加熱溫度850900°C，保溫8小時(shí)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，其特征在于，將立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉按比例混合，加熱滲鍍?cè)诮饘俦砻?，其具體操作步驟如下1)將立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉混合均勻；2)將機(jī)械零件滲鍍表面埋入上述混合粉料置入容器中，放置在加熱爐中；3)提溫到850～900℃，保溫4～8小時(shí)；4)冷卻至室溫后淬火，然后進(jìn)行硬度檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，其特征在于，所述的立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉的配合比例按重量百分比為立方氮化硼(CBN)微粉粒度0lOOOnm50100%;納米金剛石微粉粒度0lOOOnm050%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，其特征在于，所述的金屬為黑色金屬。全文摘要本發(fā)明涉及金屬表面熱處理領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬表面混合滲鍍立方氮化硼和金剛石的熱處理工藝，其特征是將立方氮化硼(CBN)微粉和納米金剛石微粉按比例混合，加熱滲鍍?cè)诮饘俦砻?，具體步驟為1)將立方氮化硼微粉和納米金剛石微粉混合均勻；2)機(jī)械零件埋入并加熱；3)提溫到850～900℃，保溫4～8小時(shí)；4)冷卻淬火。所述立方氮化硼微粉和納米金剛石微粉配合比例為立方氮化硼微粉50～100％；納米金剛石微粉0～50％。所述金屬為黑色金屬。本發(fā)明的有益效果是1、材料表面硬度提高HRC2～10；2、延長(zhǎng)零件壽命1～7倍；3、創(chuàng)造性地將立方氮化硼和納米金剛石微粉混合用于滲鍍技術(shù)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白。文檔編號(hào)C23C8/72GK101775574SQ20101011009公開日2010年7月14日申請(qǐng)日期2010年2月10日優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日發(fā)明者張信,張文斌申請(qǐng)人:張文斌