[發(fā)明專利]一種無結(jié)合劑聚晶氮化硼復(fù)合體的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510984752.0 | 申請日： | 2015-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN105541339B | 公開（公告）日： | 2018-05-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馬寧;李丙文 | 申請（專利權(quán)）人： | 富耐克超硬材料股份有限公司 |
| 主分類號： | C04B35/5833 | 分類號： | C04B35/5833;C04B35/645 |
| 代理公司： | 鄭州立格知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41126 | 代理人： | 田小伍 |
| 地址： | 450000 河南省*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制備 復(fù)合體 氮化硼 聚晶 預(yù)壓 納米立方氮化硼 六方氮化硼 混合液 結(jié)合劑 超硬復(fù)合材料 混合液真空 超硬刀具 反應(yīng)條件 改性處理 后續(xù)加工 對設(shè)備 分散劑 分散體 推廣性 刀頭 抗彎 模具 壓制 合成 | ||
一種無結(jié)合劑聚晶氮化硼復(fù)合體的制備方法，屬于超硬復(fù)合材料領(lǐng)域，步驟為：（1）納米立方氮化硼和納米六方氮化硼的改性處理：（2）制備混合液：將納米立方氮化硼和納米六方氮化硼分散體混合均勻、分散至分散劑中得到混合液；（3）制備聚晶氮化硼復(fù)合體：將混合液真空干燥后置于模具中預(yù)壓得預(yù)壓片，然后將預(yù)壓片在5~9GPa、1500~2000℃條件下壓制5~20min，制得聚晶氮化硼復(fù)合體。本發(fā)明提供制備方法的反應(yīng)條件溫和，可以在較低的溫度（1500~2000℃）和壓力（5~9Gpa）下合成PcBN聚晶體，對設(shè)備要求低，可推廣性好；利用本發(fā)明提供的方法制備出的PcBN復(fù)合體具有硬度高、抗彎強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可以經(jīng)過后續(xù)加工作為超硬刀具的刀頭。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于超硬復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種無結(jié)合劑聚晶氮化硼復(fù)合體的制備方法。
背景技術(shù)
氮化硼是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體。化學(xué)組成為43.6%的硼和56.4%的氮，具有四種不同的變體：六方氮化硼（hBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(cBN)和纖鋅礦氮化硼(WBN)。其立方結(jié)晶的變體被認(rèn)為是已知的最硬的物質(zhì)，維氏硬度達(dá)到108 GPa，而合成鉆石的維氏硬度為100 GPa。
聚晶氮化硼（Polycrystalline cubic boron nitride，簡稱PcBN）是1975年出現(xiàn)的新型高性能超硬刀具材料，由于PcBN刀具材料具有熱穩(wěn)定性好、化學(xué)惰性強(qiáng)、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，在加工高硬度（HRC>50）、高溫、低熱傳導(dǎo)率的鐵系金屬及其合金時(shí)，具有加工精度高、表面粗糙度低、可以實(shí)現(xiàn)高速和超高速切削的優(yōu)勢，同時(shí)刀具使用壽命長，加工成本相對降低。
聚晶立方氮化硼的制備方法有很多，主要是通過高溫高壓的方法將cBN（立方氮化硼）微粉聚合制備而成，可以分為含結(jié)合劑的PcBN和純PcBN。
結(jié)合劑在合成PcBN的過程中起著重要作用，加入適量的結(jié)合劑可以降低燒結(jié)溫度和壓力，并改善燒結(jié)體的性能。根據(jù)合成PcBN時(shí)添加結(jié)合劑的種類不同，可以將其分為金屬型、陶瓷型和金屬陶瓷型。含金屬結(jié)合劑的PcBN雖然具有較好的韌性，但結(jié)合劑遇高溫易軟化，且耐磨性較差和硬度較低。相反，含陶瓷結(jié)合劑的PcBN雖然高溫性能好，硬度高和耐磨性好，但合成的PcBN刀具韌性差、抗沖擊性能低。結(jié)合劑的存在可以降低合成PcBN所需的溫度與壓力，但PcBN的硬度、韌性都會受到影響。
在沒有結(jié)合劑的參與下，由cBN在高溫高壓下燒結(jié)可得純PcBN。通過對比研究發(fā)現(xiàn)純PcBN的各種機(jī)械性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含粘合劑的PcBN。但由于制備條件的限制（大于9.0GPa、2200~2400℃），在工業(yè)上不易實(shí)現(xiàn)，目前只有少數(shù)公司可以合成，距大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)還有待努力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無結(jié)合劑聚晶氮化硼復(fù)合體的制備方法。
基于上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種無結(jié)合劑聚晶氮化硼復(fù)合體的制備方法，步驟為：
（1）納米立方氮化硼和納米六方氮化硼的改性處理：分別將納米立方氮化硼和納米六方氮化硼冷凍、真空干燥，得到納米立方氮化硼和納米六方氮化硼的分散體；
（2）制備混合液：將步驟（1）得到的納米立方氮化硼和納米六方氮化硼分散體混合均勻、分散至分散劑中得到混合液；
（3）制備聚晶氮化硼復(fù)合體：將混合液真空干燥所得物料置于模具中預(yù)壓得預(yù)壓片，然后將預(yù)壓片在5~9GPa、1500~2000℃條件下壓制5~20min，制得聚晶氮化硼復(fù)合體。
進(jìn)一步地，步驟（1）中冷凍條件為：-10℃~-50℃冷凍0.5~2 h。
進(jìn)一步地，步驟（1）中真空干燥條件為：壓力為0.1~130Pa，溫度為25-100℃，干燥時(shí)間為12~36h。
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