[發明專利]一種立方氮化硼復合材料及由其制備的螺桿和制造方法

有效

• 申請號: 201210440180.6
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103805834B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 楊桂生;俞飛;孫利明
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C33/02;B22F3/16;B23P15/00;B29C45/60;B29C47/60
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及機械制造領域，尤其涉及一種立方氮化硼復合材料及由其制備的螺桿和制造方法。

背景技術

隨著現代科學技術的不斷發展，特別是高溫特種工程塑料的不斷問世以及塑料加工行業不斷的發展，各種新型的塑料填料不斷被開發出來，很多填料的硬度很高，對普通不銹鋼螺桿的磨損很大，嚴重影響了螺桿的使用壽命。

立方氮化硼的晶體結構類似金剛石，硬度略低于金剛石（金剛石的莫氏硬度為10，立方氮化硼的莫氏硬度為9.5），常用作磨料和刀具材料，例如中國專利申請CN102416602A公開了一種立方氮化硼砂輪；中國專利申請CN101712550A公開了一種立方氮化硼超硬刀具，主要用于車削刀具。但立方氮化硼用來作為螺桿材料至今尚未見報道。

碳化三鐵具有斜方晶系的結構，硬度較大，但目前其應用較少，應用領域窄。

發明內容

為解決現有技術中存在的目前各種新型的塑料填料硬度高造成對普通不銹鋼螺桿磨損大的問題，本發明的第一目的是提供一種用于制造螺桿的立方氮化硼復合材料及由該復合材料制造的螺桿，該螺桿比普通不銹鋼螺桿更硬、更耐磨，使用壽命是普通螺桿的5~6倍，能夠長期用于高填充的材料加工。

本發明的第二目的是提供一種由立方氮化硼復合材料制造的螺桿。

本發明的第三目的是提供上述立方氮化硼復合材料螺桿的制造方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種立方氮化硼復合材料，由包括以下重量份的組份制成：

不銹鋼粉末 100份，

立方氮化硼粉末 10~60份，

碳化三鐵粉末 5~20份，

燒結助劑 2~10份。

優選的，所述的不銹鋼粉末選自9Cr18MoV不銹鋼、38CrMoAl不銹鋼或SKH-9高速鋼中一種或幾種。

優選的，所述的不銹鋼粉末的粒徑為500目~1000目；

所述的立方氮化硼粉末粒徑為1000~2000目；

所述的碳化三鐵粉末粒徑為1500目~2500目。

優選的，所述的燒結助劑選自硼微粉、氧化鋁微粉中的一種或兩種。

優選的，所述的硼微粉和氧化鋁微粉的粒徑均為1250~2500目，優選的所述的硼微粉的純度大于或等于99.6%。

一種上述立方氮化硼復合材料制造的螺桿。

一種上述立方氮化硼復合材料螺桿的制造方法，包括以下步驟：

A 將立方氮化硼復合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復合材料包括100重量份不銹鋼粉末，10~60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三鐵粉末，2~10重量份燒結助劑；

B 將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進行密封；

C 將整個模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為1100~2100℃，保壓時間為100~200秒；

D 將熱壓成型好的螺桿進行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復合材料螺桿。

優選的，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為1300~1800℃，保壓時間為120~180秒。

另一種上述立方氮化硼復合材料螺桿的制造方法，包括以下步驟：

A 將立方氮化硼復合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復合材料包括不銹鋼粉末100份，立方氮化硼粉末10~60份，碳化三鐵粉末5~20份，燒結助劑2~10份；

B 將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進行密封；

C 將整個模具放入高溫下熱壓成型為圓柱體立方氮化硼復合材料，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為1100~2100℃，保壓時間為100~200秒；

D 將熱壓成型好的圓柱體立方氮化硼復合材料用削刀加工成型為螺桿；

E 將加工成型好的螺桿進行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復合材料螺桿。

優選的，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為1300~1800℃，保壓時間為120~180秒；所述的步驟D中，所述削刀為金剛石削刀。

相比現有技術，本發明的有益效果是：

1.本發明采用立方氮化硼復合材料作為制造螺桿的原料，可明顯提高螺桿的硬度和耐磨性，使得本發明的螺桿使用壽命是普通合金鋼螺桿的5~6倍；