[發明專利]添加鎳包覆六方氮化硼納米片復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910085214.6
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109704770B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 許崇海;吳光永;張靜婕;肖光春;陳照強;衣明東
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/645
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發明涉及一種添加鎳包覆六方氮化硼納米片復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料及其制備方法。該自潤滑陶瓷刀具材料是以α相氧化鋁作為基體，以碳化鎢鈦作為增強相，添加鎳包覆六方氮化硼納米片(BNNS@Ni)復合粉體作為固體潤滑劑，以氧化鎂和氧化釔作為燒結助劑，經過濕法球磨混料和真空熱壓燒結制成。本發明還提供所述自潤滑陶瓷刀具材料的制備方法。本發明提高了BNNS在陶瓷基體中的分散性，改善陶瓷材料的微觀結構的均勻性，并且在燒結過程中產生液相，提高自潤滑陶瓷材料的燒結致密度，還能對自潤滑陶瓷刀具材料增韌補強。同時兼顧自潤滑陶瓷刀具材料的力學性能和切削性能。

技術領域

本發明涉及一種添加鎳包覆六方氮化硼納米片復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料及其制備方法，屬于陶瓷刀具材料技術領域。

背景技術

近年來，隨著我國裝備制造業整體實力的不斷提升，以高速軌道交通裝備、大飛機、高效精密機床等為代表的先進裝備的研制取得快速發展，隨之而來的是對高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕等難加工材料的開發應用。同時，社會進步對加工制造產業提出高效、節能和環保的要求，催生了高速干切削、硬態切削等先進切削加工工藝。由于采用先進工藝切削難加工材料時產生的大量切削熱和極高的機械應力容易使刀具產生嚴重的磨損或破損失效，因此對刀具的性能提出了嚴峻的挑戰。傳統的刀具如高速鋼刀具和硬質合金刀具已遠不能勝任，涂層硬質合金刀具和普通陶瓷刀具的使用效果也不盡如人意。

自潤滑陶瓷刀具是針對上述加工要求而研發的一種先進刀具材料。這種刀具材料以具有高硬度、耐磨損、耐高溫和化學惰性等優點的陶瓷材料為基體，添加固體潤滑劑后經燒結制成。在切削過程中，刀具材料含有的固體潤滑劑析出并涂覆于刀具的切削表面而形成潤滑膜，能有效降低刀具分別與工件和切屑之間的摩擦系數，進而降低切削溫度和由此產生的刀具熱磨損。然而，由于傳統的固體潤滑劑具有力學性能偏低的本性，導致自潤滑陶瓷刀具的力學性能尤其是硬度明顯降低，不能滿足大多數難加工材料的切削要求。自潤滑陶瓷刀具的減摩性能和力學性能不能兼顧的難題極大地限制了其推廣應用。

針對上述難題，近年來開發了添加金屬包覆固體潤滑劑復合粉體的新型自潤滑陶瓷刀具材料。氟化鈣和六方氮化硼是制備自潤滑陶瓷材料常用的兩種固體潤滑劑。中國專利文件CN106810259A提供了一種添加鎳磷合金包覆氟化鈣復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料；CN106904947A公開了一種添加鎳包覆六方氮化硼復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料。上述專利申請通過包覆層金屬改善固體潤滑劑與陶瓷基體的界面性能進而達到增韌補強的目的，使得其制備的自潤滑陶瓷刀具材料的力學性能顯著高于相應的添加未包覆的固體潤滑劑的自潤滑陶瓷刀具材料。但是，上述專利文件技術方案的不足之處在于未能克服氟化鈣和六方氮化硼自身力學性能低的缺點，致使所制備的自潤滑陶瓷刀具材料的力學性能仍有待進一步提高。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種添加鎳包覆六方氮化硼納米片復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料及其制備方法。本發明的目的是通過開發應用具有高力學性能的新型固體潤滑劑以解決現有技術自潤滑陶瓷刀具的減摩性能和力學性能不能兼顧的難題。

術語說明：

BNNS：是指六方氮化硼納米片，本發明固體潤滑劑的初始原料。

本發明采用的技術方案如下：

一種添加鎳包覆六方氮化硼納米片復合粉體的自潤滑陶瓷刀具材料，以α相氧化鋁(α-Al₂O₃)作為基體，以碳化鎢鈦((W,Ti)C)作為增強相，以氧化鎂(MgO)和氧化釔(Y₂O₃)作為燒結助劑，經過濕法球磨混料和真空熱壓燒結制成；其特征在于，添加鎳包覆六方氮化硼納米片(BNNS@Ni)復合粉體作為固體潤滑劑；