[發明專利]一種鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法

在審

• 申請號: 201811269336.2
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109293393A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 穆云超;王志新;馬明星
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87;C09K3/14
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;張志軍

本發明公開了一種鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法。首先對金剛石表面進行清洗，之后將金剛石與硼粉均勻混合后置于模具中，并將模具放置于放電等離子燒結爐中進行燒結；燒結條件為真空度小于100pa，燒結溫度1200~1400℃，恒溫保溫10~15min，燒結結束隨爐冷卻；冷卻結束將燒結后的混合料研磨過篩并清洗，最后經真空干燥得到表面鍍碳化硼的金剛石。本發明的制備過程簡單，鍍層均勻，成本低廉，制備得到表面鍍有碳化硼的金剛石與金屬或陶瓷結合劑之間均能有較好的結合力，能有效減少金剛石的過早脫落，提高制品的使用壽命和加工效率。

技術領域

本發明屬于金剛石材料制備技術領域，具體涉及鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法。

背景技術

金剛石具有高硬度、高耐磨性、高導熱性和電絕緣性等一系列優良的性能，將金剛石顆粒鑲嵌到胎體中制備的金剛石工具，成為加工各種堅硬材料所必不可少的工具，如砂輪、鉆頭及切割刀具等，這些工具在石材加工、建筑裝飾、國防、光學玻璃加工等領域得到了廣泛的應用。

在金剛石工具中，起主要切削作用的是被鑲嵌在胎體材料內的金剛石，工具的性能和使用壽命取決于金剛石顆粒與胎體材料之間的粘結強度。金剛石由碳元素組成，構成金剛石的化學鍵為共價鍵，此結構決定了金剛石與構成工具基體的金屬或陶瓷之間難以有較好的結合力，金剛石難以被熔融后的金屬或者陶瓷所浸潤，在使用過程中，金剛石會過早脫落，在很大程度上降低了金剛石工具的使用性能和使用壽命。目前，解決這種問題的辦法主要有兩類，一類是在基體中添加與金剛石容易化合的鈦鉻錳鎢等元素，此類方法需要在制備工具時使用較高的燒結溫度，顯然對金剛石傷害較大；另一類是在金剛石表面鍍覆特定的涂層，以解決金剛石與基體之間的結合問題。

目前，在金剛石表面鍍覆涂層的方法大體分為濕法和干法兩種，濕法鍍層與金剛石之間無化學鍵合，結合力較弱，難以顯著提高金剛石與基體之間的結合力，僅適用于強度較低的基體；干法鍍層一般與金剛石之間存在化學鍵合，結合力較強，能提高金剛石與基體之間的結合力，但是干法鍍層的鍍覆工藝普遍存在工藝復雜，制備過程中金剛石處于高溫狀態時間長，金剛石受損比較嚴重。另外，干法鍍層所鍍覆的鈦鉻錳鎢等金屬鍍層對陶瓷結合劑工具中金剛石與基體之間的結合力提高并無顯著作用。

因此，尋找一種適用于陶瓷和金屬結合劑基體的鍍層，且鍍覆工藝簡單、成本較低、效率較高的鍍覆工藝，顯得尤為重要。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法，針對現有金剛石鍍層工藝復雜、成本高、鍍層效果較差等缺點，提供了鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法，鍍層致密均勻，成本低廉，簡單高效

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種鍍覆碳化硼金剛石磨粒的制備方法，其具體步驟如下：

（1）將金剛石表面進行清洗后與硼粉按照體積比4:0.5~1.5混合均勻后置于石墨模具腔體中，并將石墨模具置于放電等離子燒結爐。

（2）將放電等離子燒結爐抽真空至真空度小于100 Pa，對石墨模具腔體加壓到10MPa，將溫度升至1200 ~1400 ℃保溫10~15 min，之后降溫隨爐冷卻。

（3）將燒結后的混合料進行研磨過篩并清洗，得到表面鍍有碳化硼的金剛石。

所述步驟（1）中金剛石粒度為30~60 目，硼粉粒度為300~1000目。

所述步驟（1）中金剛石表面進行清洗的過程為：將金剛石置于硝酸、鹽酸混合液中磁力攪拌下煮沸30min，然后將金剛石取出用去離子水沖洗。本過程目的為除去金剛石表面的油脂，除油過程采用磁力攪拌器進行攪拌。

所述步驟（2）中，控制加熱速度不小于80 ℃/min。