[發(fā)明專利]一種結(jié)合劑、立方氮化硼聚晶復(fù)合片及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710904519.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN109574684A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗娜;周青
• 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;C04B35/645
• 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)明提供一種結(jié)合劑、立方氮化硼聚晶復(fù)合片及其制備方法，該結(jié)合劑包括：金屬鋁、二氧化硅、碳化硅、二硼化鈦、硅化鈦、金屬鈦和氮化鈦，在燒結(jié)過(guò)程中，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，而且硅單質(zhì)還具有良好的導(dǎo)熱性能；如此，該結(jié)合劑可以有效克服金屬結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑的缺點(diǎn)，用于制備立方氮化硼聚晶復(fù)合片過(guò)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，涉及一種結(jié)合劑、立方氮化硼聚晶復(fù)合片及其制備方法。

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結(jié)合劑在高溫高壓下燒結(jié)而成的。結(jié)合劑在合成聚晶立方氮化硼的過(guò)程中起著重要的作用，加入適量的結(jié)合劑可以降低燒結(jié)溫度和壓力，并能改善燒結(jié)體的性能。聚晶立方氮化硼結(jié)合劑主要有金屬結(jié)合劑和陶瓷結(jié)合劑。

其中，金屬結(jié)合劑通常在700～800℃軟化，會(huì)導(dǎo)致聚晶立方氮化硼的耐磨性下降。陶瓷結(jié)合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)一種結(jié)合劑克服金屬結(jié)合劑的軟化問(wèn)題和陶瓷結(jié)合劑的導(dǎo)熱問(wèn)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)明提供一種結(jié)合劑、立方氮化硼聚晶復(fù)合片及其制備方法，以解決上述問(wèn)題。

具體地，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種結(jié)合劑，它包括以下質(zhì)量份的組分：金屬鋁(Al)5～15份、二氧化硅(SiO₂)20～50份、碳化硅(SiC)30～40份、二硼化鈦(TiB₂)17～29份、硅化鈦(Si₂Ti)5～15份、金屬鈦(Ti)3～7份和氮化鈦(TiN)10～20份。

基于上述結(jié)合劑，它的平均粒徑為200～300nm。

基于上述結(jié)合劑，它還包括石墨烯微粉0.5～2份，所述石墨烯微粉的粒徑為20～40nm。

一種立方氮化硼聚晶復(fù)合片，它包括以下質(zhì)量份的原料：立方氮化硼70～80份和上述的結(jié)合劑20～30份。

基于上述，所述立方氮化硼的平均粒徑為3～10μm。

一種上述的立方氮化硼聚晶復(fù)合片的制備方法，其包括以下步驟：

將所述結(jié)合劑、所述立方氮化硼混合均勻，制得混合物料；

在60～100MPa條件下，將所述混合物料壓制成坯，得到坯體；

將所述坯體在6.0～7.5GPa、1300～1500℃條件下燒結(jié)12～25min，取出，得到所述立方氮化硼聚晶復(fù)合片。

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(shuō)，本發(fā)明提供一種結(jié)合劑，在燒結(jié)過(guò)程中，金屬鋁起到金屬結(jié)合劑的作用，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，可以有效避免金屬結(jié)合劑的軟點(diǎn)效應(yīng)，而金屬鈦和未反應(yīng)的金屬鋁可以在硅化鈦的促進(jìn)作用下形成硼化鋁、氮化鋁、硼化鈦或氮化鈦，且氧化鋁和硼化鋁、氮化鋁、硼化鈦或氮化鈦與結(jié)合劑中的陶瓷組分碳化硅、硅化鈦、二硼化鈦和氮化鈦共同作用，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)明還提供一種立方氮化硼聚晶復(fù)合片及其制備方法，采用上述結(jié)合劑和立方氮化硼混合制備立方氮化硼聚晶復(fù)合片，經(jīng)檢測(cè)，所述立方氮化硼聚晶復(fù)合片的硬度為3265～3535Hv，沖擊次數(shù)為43～48，導(dǎo)熱系數(shù)為103～132W/(m·K)。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)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