[發(fā)明專利]立方氮化硼制品專用含硼金屬結(jié)合劑及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210099173.4
• 申請日: 2012-04-07
• 公開（公告）號: CN102642023A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志英
• 申請（專利權(quán)）人: 河南卡斯通科技股份有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C29/16;C22C1/05;C04B28/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立方氮化硼制品專用含硼金屬結(jié)合劑及其制造方法，屬于超硬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，超硬材料制品得到了廣泛的應(yīng)用。超硬材料本身包括兩種材料：人造金剛石和人造立方氮化硼。人造金剛石由于在600℃以上開始碳化，特別是在有鐵元素存在的材料中，隨著溫度的升高，其機(jī)械強(qiáng)度迅速下降，因此限制了人造金剛石在加工鐵系列金屬制品時的應(yīng)用。立方氮化硼正好克服了這一缺陷。立方氮化硼在氧化氣氛條件下，900℃仍能保證其機(jī)械強(qiáng)度，因此在高速自動加工機(jī)械領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用。

立方氮化硼（CBN）與人造金剛石一樣是一種細(xì)的磨粒，必須有結(jié)合劑將其固結(jié)成型，才能起切削作用。傳統(tǒng)的CBN結(jié)合劑有樹脂、陶瓷和金屬結(jié)合劑三種，其中，樹脂結(jié)合劑加工容易、鋒利度好，但使用溫度低，其對CBN磨粒的把持力極差，因而耐用度也極差；陶瓷結(jié)合劑硬度高，可在高溫下使用，其對CBN磨粒的把持力優(yōu)于樹脂結(jié)合劑，但陶瓷結(jié)合劑太脆，耐沖擊能力差也限制了其使用。金屬結(jié)合劑正好彌補(bǔ)了上述的缺點(diǎn)并保持了前兩者的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的金屬結(jié)合劑均是沿襲了金剛石制品的結(jié)合劑配方方式，由于立方氮化硼CBN和人造金剛石物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，金剛石制品的金屬結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)沒有在立方氮化硼制品中得到充分的發(fā)揮。這主要是表現(xiàn)在傳統(tǒng)的金剛石制品金屬結(jié)合劑對金剛石能產(chǎn)生一定程度的化學(xué)鍵合，因而把持力很好。而立方氮化硼是由氮和硼合成的，傳統(tǒng)的金屬結(jié)合劑與這兩種元素沒有產(chǎn)生化學(xué)鍵合，只是簡單意義上的機(jī)械包鑲作用。因此，有必要研究一種與氮和硼有化學(xué)作用的專用結(jié)合劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、與立方氮化硼CBN結(jié)合好的含硼專用結(jié)合劑。

硼元素的最大特點(diǎn)，是可以與很多金屬元素形成高溫、高硬度的硼化物，而輕金屬元素的氮化物也有這種特點(diǎn)，本發(fā)明配方中的硼元素在制品的燒結(jié)成型過程中，可與CBN中的氮產(chǎn)生一定的鍵合，而輕金屬和過渡金屬則容易與硼在燒結(jié)過程中與硼產(chǎn)生一定程度的鍵合，因而可以從真正意義上達(dá)到結(jié)合劑對磨粒的把持作用，所生成的制品其鋒利度和耐用度均有明顯的提高。

本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的立方氮化硼制品專用含硼金屬結(jié)合劑的原料及重量百分比如下：其中硼元素含量為2~20%，過渡金屬為5~60%。，輕金屬為2~10%；所述渡金屬為鐵、銅、鈷、鎳合金粉末；所述輕金屬為鈣、鎂、鋁合金粉末；其中所有獨(dú)立存在原料粒度均需小于40μm。

本發(fā)明的的制備方法包括下述步驟：

a、按重量百分比取原料，放入氣體保護(hù)的混料機(jī)中混合2~4小時；

b、將步驟a混合物置于高溫?cái)U(kuò)散爐中處理9小時，高溫?cái)U(kuò)散爐是在還原保護(hù)氣氛中進(jìn)行，其工作過程為：

室溫600℃????????????3小時

600℃恒溫?????????????1小時

600~800℃?????????????1小時

800℃恒溫?????????????1小時

800~960℃?????????????1小時

800~960℃恒溫?????????????2小時

同期自然冷卻至室溫????4~6小時；

C、將步驟b經(jīng)過處理的原料在氣體保護(hù)或真空球磨機(jī)中粉碎，經(jīng)真空超聲波篩（-400目篩網(wǎng)）；

D、將步驟c篩下物經(jīng)稱重，真空包裝為成品。

更具體說：本發(fā)明中所述原料的選擇如下：

根據(jù)國內(nèi)市場的情況，選擇優(yōu)質(zhì)的低碳硼鐵作為硼的來源，其牌號為FeB23C0.05,其硼含量在20.0~25.0%之間；過渡金屬鐵、銅、鎳、鈷的合金選用國內(nèi)牌為CSK-1（實(shí)際含量鐵60%，銅10%，鈷30%）和CSQ-1（實(shí)際含量鐵60%，銅10%，鎳30%），此兩種合金質(zhì)量穩(wěn)定，抗氧化能力較強(qiáng)，有利于保證質(zhì)量。輕金屬選用國內(nèi)牌號為FLM1的鎂鋁合金粉，其化學(xué)成分為Mg:Al為1:1.全部原料通過400目篩網(wǎng)，真空保存?zhèn)溆谩?!-- SIPO -->

制備方法如下：

1、原料的稱量按下述重量百分比進(jìn)行：

FeB23C0.05??????????30~60%

CSK-1???????????????10~40%

CSQ-1???????????????10~40%

FLM1????????????????20~50%