1.一種疊層復(fù)合刀具材料,其特征在于:該材料具有經(jīng)放電等離子燒結(jié)得到的5層對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),中心為基體層,由基體層向兩側(cè)依次為中間過(guò)渡層和外耐磨層,基體層為WC-Co,中間過(guò)渡層為WC-Co和Al2O3-Co的混合物,WC-Co在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~80% ,Al2O3-Co在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~30%;外耐磨層為WC-Co 和CBN-Co的混合物,WC-Co 在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80~85%,CBN-Co在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15~20%,并且該材料從一側(cè)到另一側(cè)每一層占材料總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:5%、15%、60%、15 %和5%。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:通過(guò)化學(xué)鍍?cè)赪C、A12O3和CBN三種粉體表面包覆金屬Co,得到WC-Co、Al2O3-Co和CBN-Co三種粉體,并以WC-Co作為基體層、Al2O3-Co和WC-Co的混合物為中間過(guò)渡層、WC-Co和CBN-Co的混合物為外耐磨層,按照外耐磨層、中間過(guò)渡層、基體層、中間過(guò)渡層和外耐磨層的順序,依次裝填在石墨模具內(nèi)后,于真空條件下均勻加壓進(jìn)行放電等離子燒結(jié),然后斷電自然冷卻至室溫,即得到疊層復(fù)合刀具材料;
所述化學(xué)鍍所用的鍍液中主鹽為15~40 g/l的硫酸鈷、絡(luò)合劑為50 g/l的檸檬酸三鈉、還原劑為20~60 g/l的次亞磷酸鈉、緩沖劑為25 g/l硼酸,配制鍍液的方法為:
(1)用去離子水溶解硫酸鈷,得到溶液a;
(2)用去離子水溶解檸檬酸三鈉,得到澄清溶液b;
(3)將溶液a加入溶液b中,攪拌混合溶液,得到主鹽絡(luò)合溶液c;
(4)常溫下,用去離子水溶解次亞磷酸鈉,攪拌均勻,得到溶液d;
(5)將溶液d加入主鹽絡(luò)合溶液c中,邊加邊攪拌,得到溶液e;
(6)用去離子水溶解硼酸,攪拌均勻,得到澄清溶液f;
(7)將溶液f加入溶液e中,邊加邊攪拌,得到鍍液;
(8)用氫氧化鈉調(diào)整鍍液的PH值為8~11,然后加去離子水定容;
所述Al2O3-Co和WC-Co的混合物由占混合物質(zhì)量70~80%的WC-Co和20~30%的Al2O3-Co混合而成,其混合的方法為:
按照WC-Co的質(zhì)量百分比為70~80%、Al2O3-Co的質(zhì)量百分比為20~30 %分別取經(jīng)化學(xué)鍍得到的WC-Co粉體和Al2O3-Co粉體,倒入裝有去離子水的容器中,得到混合物A,去離子水的質(zhì)量為WC-Co粉體和Al2O3-Co粉體總質(zhì)量的7~8倍;對(duì)混合物A進(jìn)行超聲攪拌,并將混合物A的溫度保持在105℃;超聲攪拌35min后,按照聚乙二醇和混合物A的質(zhì)量比為1:80,取聚乙二醇加入到混合物A中,繼續(xù)超聲攪拌,得到混合物B;將所得混合物B真空干燥后過(guò)篩,得到Al2O3-Co和WC-Co的混合物;
所述WC-Co和CBN-Co的混合物由占混合物質(zhì)量80~85%的WC-Co和占混合物質(zhì)量15~20%的CBN-Co混合而成,其混合的方法為:
按照WC-Co的質(zhì)量百分比為80~85%、CBN-Co的質(zhì)量百分比為15~20%分別取經(jīng)化學(xué)鍍所得的WC-Co粉體和CBN-Co粉體,倒入裝有去離子水的容器中,混勻得到混合物C,去離子水的質(zhì)量為WC-Co粉體和CBN-Co粉體總質(zhì)量的7~8倍;對(duì)混合物C進(jìn)行超聲攪拌,保持混合物C的溫度為105℃;超聲攪拌35min后,按照聚乙二醇和混合物C的質(zhì)量比為1:80,取聚乙二醇加入到混合物C中,繼續(xù)超聲攪拌,得到混合物D;將所得混合物D真空干燥后過(guò)篩,得到WC-Co和CBN-Co的混合物;
在所述放電等離子燒結(jié)過(guò)程中,裝填在石墨模具中的外耐磨層、中間過(guò)渡層、基體層、中間過(guò)渡層和外耐磨層占疊層復(fù)合刀具材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為5%、15%、60%、15 %和5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:所述WC粉體純度大于99.1%,平均粒徑為400nm,理論密度為14.83g/cm3 ;A12O3粉體純度大于99.97%,平均粒徑為150nm,理論密度為3.979 g/cm3;CBN粉體純度大于99.0%,平均粒徑500nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:在對(duì)WC、A12O3和CBN三種粉體進(jìn)行化學(xué)鍍之前,分別進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理包括粗化、敏化活化和烘干。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:所述粗化是將待處理的粉體加入粗化液中,于室溫下超聲波振蕩;然后靜置至粉體沉降后,將粉體從粗化液中取出,用去離子水清洗沉降的粉體,分離出粉體;所述的粗化液的組成包括20ml/l的氫氟酸和2g/l的氟化銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:所述敏化活化是將經(jīng)粗化處理后的粉體加入敏化活化液中,于室溫下超聲波振蕩,然后靜置至粉體沉降后,取出沉降的粉體,用去離子水清洗后,由離心機(jī)分離出粉體;所述敏化活化液的組成包括0.5 g/l的氯化鈀、30 g/l的氯化亞錫、160 g/l的氯化鈉和60ml/l的鹽酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:在所述化學(xué)鍍之前,將預(yù)處理過(guò)的粉體分別進(jìn)行磁力攪拌預(yù)分散。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:所述放電等離子燒結(jié)中,從室溫上升至1800℃的過(guò)程中,環(huán)境壓力平穩(wěn)均勻的加至50MPa,之后在溫度為1700℃、壓力50MPa條件下保溫20~30min,然后斷電自然冷卻至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備疊層復(fù)合刀具材料的方法,其特征在于:所述敏化活化液的配制方法是:
(1)稱(chēng)取0.25g的氯化鈀加入30ml濃鹽酸中攪拌溶解,完全溶解后變?yōu)槌燃t色透明溶液,再加入去離子水直至50ml,即得到溶液a;(2)稱(chēng)取80g的氯化鈉溶于250ml去離子水中,得到溶液b;
(3)將溶液a與溶液b混和,攪拌均勻,得到溶液c;
(4)稱(chēng)取15g的氯化亞錫溶于150ml的去離子水中,得到白色的溶液d;
(5)把溶液d邊攪拌邊加入溶液c中,得到深綠色溶液e;
(6) 向溶液e加入去離子水定容至500ml,得到深綠色的敏化活化液。