[發(fā)明專利]一種粘結(jié)劑、聚晶立方氮化硼復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710897752.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN109574682A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗娜;溫毓敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南海納德新材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/63
• 分類號(hào): C04B35/63;C04B35/5831;C04B35/5835;C04B35/622
• 代理公司: 鄭州德勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 王莉

本發(fā)明提供一種粘結(jié)劑、聚晶立方氮化硼復(fù)合材料及其制備方法，該粘結(jié)劑包括組分金屬鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化硅和氮化鈦，其中，金屬鋁和二氧化硅在燒結(jié)過程中發(fā)生反應(yīng)形成氧化鋁和硅單質(zhì)，氧化鋁的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于金屬鋁，硅單質(zhì)又具有良好的導(dǎo)熱性，如此，該粘結(jié)劑可以有效克服金屬粘結(jié)劑和陶瓷粘結(jié)劑的缺點(diǎn)，用于制備聚晶立方氮化硼復(fù)合材料過程中，可以有效提高刀具的硬度、韌性及導(dǎo)熱性能，具有廣闊的適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超硬材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種粘結(jié)劑、聚晶立方氮化硼復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚晶立方氮化硼是立方氮化硼顆粒和一定比例的粘結(jié)劑在高溫高壓下燒結(jié)而成的。粘結(jié)劑在合成聚晶立方氮化硼的過程中起著重要的作用，加入適量的粘結(jié)劑可以降低燒結(jié)溫度和壓力，并能改善燒結(jié)體的性能。聚晶立方氮化硼粘結(jié)劑主要有金屬粘結(jié)劑和陶瓷粘結(jié)劑。

其中，金屬粘結(jié)劑通常在700～800℃就會(huì)軟化，會(huì)導(dǎo)致聚晶立方氮化硼的耐磨性下降。陶瓷粘結(jié)劑具有較高的耐高溫磨損和較強(qiáng)的抗化學(xué)磨損優(yōu)點(diǎn)，但陶瓷在高溫時(shí)導(dǎo)熱性差，使切削溫度集中在被加工材料上，使之軟化。因此，開發(fā)一種粘結(jié)劑克服金屬粘結(jié)劑的軟化問題和陶瓷粘結(jié)劑的導(dǎo)熱問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種粘結(jié)劑、聚晶立方氮化硼復(fù)合材料及其制備方法，以解決上述問題。

具體地，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種粘結(jié)劑，它包括以下質(zhì)量份的組分：金屬鋁（Al） 2～5份、二氧化硅（SiO₂） 13～35份、碳化硅（SiC） 30～40份、氮化硅（Si₃N₄） 10～15份和氮化鈦（TiN） 15～30份。

基于上述粘結(jié)劑，它的平均粒徑為200～300 nm。

基于上述粘結(jié)劑，它還包括石墨烯微粉0.5～2.5份，所述石墨烯微粉的粒徑為15～42 nm。

一種聚晶立方氮化硼復(fù)合材料，它包括以下質(zhì)量份的原料：立方氮化硼65～87份和上述粘結(jié)劑13～35份。

基于上述，所述立方氮化硼的平均粒徑為3～7 μm。

一種上述的聚晶立方氮化硼復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：

將所述粘結(jié)劑、所述立方氮化硼混合均勻，制得混合物料；

在60～100 MPa條件下，將所述混合物料壓制成坯，得到坯體；

將所述坯體在4～6.5 GPa、1200～1500℃條件下燒結(jié)5～10 min，取出，得到所述聚晶立方氮化硼復(fù)合材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。具體的說，本發(fā)明提供一種粘結(jié)劑，在燒結(jié)過程中，金屬鋁起到金屬粘結(jié)劑的作用，燒結(jié)溫度逐漸上升，金屬鋁和二氧化硅發(fā)生反應(yīng)形成氧化鋁和硅單質(zhì)，氧化鋁和硅單質(zhì)的熔點(diǎn)都遠(yuǎn)高于金屬鋁，可以有效避免金屬粘結(jié)劑的軟點(diǎn)效應(yīng)，而且氧化鋁和粘結(jié)劑中的陶瓷組分碳化硅、氮化硅和氮化鈦共同作用，使聚晶立方氮化硼具有良好的硬度和韌性，同時(shí)，硅單質(zhì)和石墨烯微粉還可以有效提高聚晶立方氮化硼的導(dǎo)熱性。另外，本發(fā)明還提供一種聚晶立方氮化硼復(fù)合材料及其制備方法，采用上述粘結(jié)劑和立方氮化硼混合制備聚晶立方氮化硼復(fù)合材料，經(jīng)檢測(cè)，所述聚晶立方氮化硼復(fù)合材料的硬度為3121～3352 Hv，沖擊次數(shù)為40～46，導(dǎo)熱系數(shù)為91～142 W/(m·K)。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1