[發明專利]一種結合劑、立方氮化硼聚晶燒結體及其制備方法

在審

• 申請號: 201710904553.3
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109574686A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 王麗娜;周青
• 申請（專利權）人: 河南海納德新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/63
• 分類號: C04B35/63;C04B35/5831;C04B35/622;C04B35/645;C04B35/5835
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 王莉

本發明提供一種結合劑、立方氮化硼聚晶燒結體及其制備方法，該結合劑包括金屬鋁、二氧化硅、金屬鉻、硼化鈦、二硼化鈦、硅化鈦和氮化鈦，燒結過程中，金屬鋁可以和二氧化硅反應形成氧化鋁和硅單質，金屬鉻可以在硅化鈦的促進下和立方氮化硼形成氮化鉻或硼化鉻，因此，該結合劑可以有效克服金屬結合劑和陶瓷結合劑的缺點，用于制備立方氮化硼聚晶燒結體過程中，可以有效提高聚晶立方氮化硼的硬度、韌性及導熱性能，具有廣闊的適應性。

技術領域

本發明屬于超硬材料領域，具體地，涉及一種結合劑、立方氮化硼聚晶燒結體及其制備方法。

背景技術

聚晶立方氮化硼是立方氮化硼顆粒和一定比例的結合劑在高溫高壓下燒結而成的。結合劑在合成聚晶立方氮化硼的過程中起著重要的作用，加入適量的結合劑可以降低燒結溫度和壓力，并能改善燒結體的性能。聚晶立方氮化硼結合劑主要有金屬結合劑和陶瓷結合劑。

其中，金屬結合劑通常在700～800℃軟化，會導致聚晶立方氮化硼的耐磨性下降。陶瓷結合劑具有較高的耐高溫磨損和較強的抗化學磨損優點，但陶瓷在高溫時導熱性差，使切削溫度集中在被加工材料上，使之軟化。因此，開發一種結合劑克服金屬結合劑的軟化問題和陶瓷結合劑的導熱問題具有重要的現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種一種結合劑、立方氮化硼聚晶燒結體及其制備方法，以解決上述問題。

具體地，本發明采取如下技術方案：

一種結合劑，它包括以下質量份的組分：金屬鋁(Al)7～12份、二氧化硅(SiO₂)27～43份、金屬鉻(Cr)3～5份、硼化鈦(TiB)2～7份、二硼化鈦(TiB₂)30～40份、硅化鈦(Si₂Ti)8～12份和氮化鈦(TiN)5～10份。

基于上述結合劑，它的平均粒徑為200～300nm。

基于上述結合劑，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32～54nm。

一種立方氮化硼聚晶燒結體，它包括以下質量份的原料：立方氮化硼72～85份和上述結合劑15～28份。

基于上述，所述立方氮化硼的平均粒徑為3～10μm。

一種上述立方氮化硼聚晶燒結體的制備方法，其包括以下步驟：

將所述結合劑、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、1200～1500℃條件下燒結5～10min，取出，得到所述立方氮化硼聚晶燒結體。

與現有技術相比，本發明具有突出的實質性特點和顯著進步。具體的說，本發明提供一種結合劑，在燒結過程中，金屬鋁起到金屬結合劑的作用，燒結溫度逐漸上升，金屬鋁和二氧化硅發生反應形成氧化鋁和硅單質，氧化鋁和硅單質的熔點都遠高于金屬鋁，可以有效避免金屬結合劑的軟點效應，而金屬鉻和未反應的金屬鋁則可以在結合劑中的硅化鈦促進作用下和立方氮化硼反應形成氮化鋁、硼化鋁、氮化鉻或硼化鉻；且氧化鋁和氮化鋁、硼化鋁、氮化鉻或硼化鉻與該結合劑中的陶瓷組分二硼化鈦、硼化鈦、硅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，硅單質和石墨烯微粉還可以有效提高聚晶立方氮化硼的導熱性。另外，本發明還提供一種立方氮化硼聚晶燒結體及其制備方法，采用上述結合劑和立方氮化硼混合制備立方氮化硼聚晶燒結體，經檢測，所述立方氮化硼聚晶燒結體的硬度為3110～3345Hv，沖擊次數為40～45，導熱系數為113～133W/(m·K)。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

實施例1