專利名稱：聚晶立方氮化硼復合片及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超硬材料復合刀片，具體涉及一種雙面聚晶立方氮化硼復合片。
背景技術：
聚晶立方氮化硼復合片是由立方氮化硼和硬質合金基體作為襯底，在高溫高壓的條件下燒結而成的，其硬度和沖擊韌性較好。然而聚晶立方氮化硼復合片在使用過程中因冷熱交替會導致聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間產(chǎn)生裂紋，縮短了聚晶立方氮化硼復合片的使用壽命。另外，單層的聚晶立方氮化硼復合片在機械加工過程中易發(fā)生斷層現(xiàn)象，同時在切削過程中，其切削刃和切削長度不大，因此，其切削效率相對較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有聚晶立方氮化硼復合片使用壽命短、切屑效率低，提供一種使用壽命長、切屑效率高的聚晶立方氮化硼復合片，還提供了該刀片的制備方法。本發(fā)明的技術方案是以下述方式實現(xiàn)的:一種聚晶立方氮化硼復合片，包括硬質合金基體和聚晶立方氮化硼層，其特征在于聚晶立方氮化硼層是由下述重量份原料制備的:7(Γ85份的立方氮化硼微粉、1(Γ15份的金屬結合劑、5 10份的陶瓷添加劑。所述金屬結合劑是由下述質量分數(shù)的原料組成的:4(Γ50%的鈷，2(Γ30%的鎳、20 40%的鋁。

所述陶瓷添加劑是由下述質量分數(shù)的原料組成的:3(Γ45%的Ti (C，N)，15 20%的Al2O3, 25 30% 的 Α1Β，15 20% 的 SiC。所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%。所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um,金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于lOum。所述基體一面或者兩面設有聚晶立方氮化硼層，
一種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉、金屬結合劑和陶瓷添加劑混合均勻；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(rC，加熱I 2min之后開始冷卻，合成6min 15min。所述鹽管中放有兩個鑰杯，每個鑰杯內放有一個硬質合金基體。所述硬質合金基體一面或者兩面設有混合料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下述有益效果:
1.采用高溫高壓燒結技術，且立方氮化硼微粉、金屬結合劑和陶瓷添加劑采用了合適的配比和粒度，所得到的復合片中不至于在使用過程中因冷熱交替導致聚晶立方氮化硼和硬質合金基體結合面產(chǎn)生裂紋，延長了復合片的使用壽命。2.復合層厚度達I 2 mm，從而可以適應加工條件的更加惡劣化，切削深度進一步增加，抗沖擊性能更好，切削刃更多，更耐高溫，不存在脫焊現(xiàn)象。3.硬質合金基體可以兩面都設置聚晶立方氮化硼，能夠彌補了整體燒結聚晶立方氮化硼刀片不能中心開孔的缺陷，采用雙面聚晶立方氮化硼復合片，能夠制造各類切削刀片，而且也不再象焊接聚晶立方氮化硼刀片那樣，切削參數(shù)受到嚴格限制，切削效率之好也是前所未有。4.本發(fā)明更加適合于切削灰鑄鐵、耐磨鑄鐵、冷硬鑄鐵、耐熱合金、淬硬鋼的半精加工和精加工。


圖1是本發(fā)明加工狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式實施例1:一種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，其特征在于是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉70g、金屬結合劑IOg和陶瓷添加劑IOg混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料4和硬質合金基體2裝入有鹽管3屏蔽層隔離的鑰杯I中，其中，硬質合金基體2兩面均放有混合料，將裝好的鹽管3放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊5中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至
5.0 8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC，加熱I 2min之后開始冷卻，合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，IOg的金屬結合劑中包含4g的鈷，4g的鎳和2g的鋁。IOg的陶瓷添加劑中包含 3g 的 Ti (C，N)，2g 的 Al2O3, 3g 的 AlB, 2g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例2:—種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉75g、金屬結合劑14g和陶瓷添加劑9g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻，合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，14g的金屬結合劑中包含6g的鈷，3.5g的鎳和4.5g的鋁。9g的陶瓷添加劑中包含 3g 的 Ti (C，N)，1.5g 的 Al2O3, 2.7g 的 AlB, 1.8g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例3:—種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉80g、金屬結合劑15g和陶瓷添加劑8g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻,合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，15g的金屬結合劑中包含7g的鈷，4g的鎳和4g的鋁。8g的陶瓷添加劑中包含 3g 的 Ti (C，N), 1.5g 的 Al2O3, 2g 的 AlB, 1.5g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例4:一種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉85g、金屬結合劑12g和陶瓷添加劑6g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻,合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯 。
本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，12g的金屬結合劑中包含5g的鈷，3g的鎳和4g的鋁。6g的陶瓷添加劑中包含 1.8g 的 Ti (C，N)，Ig 的 Al2O3,1.5g 的 AlB, 1.7g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。
實施例5:—種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉70g、金屬結合劑IOg和陶瓷添加劑5g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻，合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述`硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，IOg的金屬結合劑中包含4.2g的鈷，2.4g的鎳和3.4g的鋁。5g的陶瓷添加劑中包含 1.5g 的 Ti (C，N)，Ig 的 Al2O3,1.5g 的 AlB, Ig 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例6:—種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉75g、金屬結合劑13g和陶瓷添加劑7g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻,合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，13g的金屬結合劑中包含6g的鈷，3g的鎳和4g的鋁。7g的陶瓷添加劑中包含 2.5g 的 Ti (C，N)，1.2g 的 Al2O3,1.9g 的 AlB, 1.4g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例7:—種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉80g、金屬結合劑IOg和陶瓷添加劑8g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻,合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬 質合金基體一面設置混合料。本實施例中，12g的金屬結合劑中包含5g的鈷，3.6g的鎳和3.4g的鋁。8g的陶瓷添加劑中包含 2.7g 的 Ti (C，N)，1.5g 的 Al2O3, 2.4g 的 AlB, 1.4g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。實施例8:一種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，是按照下述步驟進行的:
A、將立方氮化硼微粉82g、金屬結合劑14g和陶瓷添加劑9g混合均勻，所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um，金屬結合劑的粒度小于等于lOum，陶瓷添加劑的粒度小于等于IOum ；
B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，其中，硬質合金基體兩面均放有混合料，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(TC,加熱l 2min之后開始冷卻,合成6mirTl5min。所述的合成時間包括加熱時間和冷卻時間。本實施例中，為了增加制作效率，可在鹽管中放置兩個鑰杯。也可以根據(jù)實際加工需要在鹽管內放置I個或者多個鑰杯。本實施例中，也可以只在所述硬質合金基體一面設置混合料。本實施例中，14g的金屬結合劑中包含6g的鈷，4g的鎳和4g的鋁。9g的陶瓷添加劑中包含 3.2g 的 Ti (C，N)，1.5g 的 Al2O3, 2.5g 的 AlB, 1.8g 的 SiC。本實施例中，所述硬質合金基體中Co的質量含量是擴15%，這樣可以保證硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)接近聚晶立方氮化硼，進一步放置冷熱交替的時候，聚晶立方氮化硼和硬質合金基體之間的接觸面之間產(chǎn)生裂紋。
權利要求
1.一種聚晶立方氮化硼復合片，包括硬質合金基體和聚晶立方氮化硼層，其特征在于聚晶立方氮化硼層是由下述重量份原料制備的:7(Γ85份的立方氮化硼微粉、1(Γ15份的金屬結合劑、5 10份的陶瓷添加劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚晶立方氮化硼復合片，其特征在于所述金屬結合劑是由下述質量分數(shù)的原料組成的:4(Γ50%的鈷，2(Γ30%的鎳、2(Γ40%的鋁。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚晶立方氮化硼復合片，其特征在于所述陶瓷添加劑是由下述質量分數(shù)的原料組成的:30 45%的Ti (C，N)，15 20%的Al2O3, 25 30%的AlB, 15 20%的 SiC。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚晶立方氮化硼復合片，其特征在于:所述硬質合金基體中Co的質量含量是9 15%。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚晶立方氮化硼復合片，其特征在于:所述立方氮化硼微粉的粒度為2(T30 um,金屬結合劑的粒度小于等于IOum,陶瓷添加劑的粒度小于等于10um。
6.根據(jù)權利要求廣5之一所述的聚晶立方氮化硼復合片，其特征在于:所述基體一面或者兩面設有聚晶立方氮化硼層。
7.一種聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，其特征在于是按照下述步驟進行的: A、將立方氮化硼微粉、金屬結合劑和陶瓷添加劑混合均勻； B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鑰杯中，將裝好的鹽管放入石墨模具，將石墨模具裝入葉蠟石塊中，將葉臘石塊放入立方氮化硼六面頂壓機中進行壓制燒結，燒結過程如下，先升壓至5.(Γ8.5GPa，之后升溫至130(Tl80(rC，加熱I 2min之后開始冷卻，合成6min 15min。
8.根據(jù)權利要求7所述的聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，其特征在于:所述鹽管中放有兩個鑰杯，每個鑰杯內放有一個硬質合金基體。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的聚晶立方氮化硼復合片的制備方法，其特征在于:所述硬質合金基體一面或者兩面設有混合料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚晶立方氮化硼復合片及其制備方法。所述聚晶立方氮化硼復合片包括硬質合金基體和聚晶立方氮化硼層，聚晶立方氮化硼層是由下述重量份原料制備的70~85份的立方氮化硼微粉、10~15份的金屬結合劑、5~10份的陶瓷添加劑。所述方法是按照下述步驟進行的A、混合均勻；B、將混合料和硬質合金基體裝入有鹽管屏蔽層隔離的鉬杯中，加熱、合成。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下述有益效果延長了復合片的使用壽命、不存在脫焊現(xiàn)象、切削效率好。
文檔編號B22F7/02GK103158287SQ20111040857
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者劉書鋒 申請人:鄭州博特硬質材料有限公司